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Bildgebung: Um die Ecke geblickt

Unsere Umgebung enthält verbor­gene visuelle Informationen, die sich Schritt für Schritt enthüllen lassen. Dadurch können sie Objekte fotografieren, die Forscher hinter einer Ecke verstecken oder einen Raum mittels einer Chipstüte abhören.
Um die Ecke geblickt

Als der Informatiker Antonio Torralba 2012 an der Küste seines Heimatlands Urlaub machte, fiel ihm etwas Seltsames auf: An einer Wand des Hotelzimmers zeichneten sich kaum wahrnehmbare Schatten ab, die aus dem Nichts zu stammen schienen. Nach näherem Hinsehen erkannte er, dass es sich gar nicht um einen Schattenwurf handelte. In Wirklichkeit betrachtete Torralba das umgedrehte Abbild der Terrasse vor seinem Fenster. Offenbar funktionierte Letzteres wie eine Lochkamera – die rudimentärste Form einer Kamera, bei der Lichtstrahlen eines Objekts durch eine kleine Öffnung hindurchdringen und dahinter ein umgekehrtes Bild davon ergeben. Dem Informatiker wurde in diesem Moment bewusst, dass unsere Welt voll visueller Informationen ist, die unsere Augen nicht wahrnehmen. »Diese Bilder sind uns verborgen«, erklärt er, »aber sie sind überall um uns herum, die ganze Zeit.«

Sobald Torralba aus seinem Urlaub ans Massachusetts Institute of Technology (MIT) zurückgekehrt war, sprach er mit seinem Kollegen William Freeman über seine seltsame Beobachtung. Plötzlich fielen den beiden Wissenschaftlern all die »unabsichtlichen Kameras« auf, die uns schon immer umgeben: Fenster, Ecken, Zimmerpflanzen und andere gewöhnliche Objekte erzeugen ständig subtile Bilder, die mit dem bloßen Auge meist nicht zu erkennen sind ...

Kennen Sie schon …

Sterne und Weltraum – Riesige Schwarze Löcher: Erstes enges Paar entdeckt

Neue Beobachtungen deuten auf zwei supermassereiche Schwarze Löcher hin, die sich in der aktiven Galaxie Markarian 501 eng umkreisen und möglicherweise schon in rund 100 Jahren verschmelzen werden. Unsere Autorin berichtet wie es zu dieser Entdeckung kam und was zu dieser Einschätzung führte. Darüber hinaus stellen wir die Frage, ob die Erde vom Mars aus sichtbar ist, und geben Beobachtungstipps für die seltenen gegenseitigen Bedeckungen der Galileischen Monde Jupiters, die in den kommenden Monaten zu sehen sein werden. Weitere Themen: Der 200. Todestag von Joseph Fraunhofer, sein Leben und Wirken, sowie seinen Einfluss auf die Astronomie. Und, das Observatorium Wettzell, das durch die Beobachtung entfernter Quasare zur höchst präzisen Vermessung unseres Heimatplaneten beiträgt.

Spektrum Kompakt – Licht und Schatten

Die alltäglichen Schatten sind voller physikalischer Phänomene: Papier spiegelt seine Umgebung, Blasen können kreuzförmige Lichter projizieren und Kerzenflammen scheinen einen Schatten zu werfen. Schon Leonardo da Vinci beobachtete Licht und stellte optische Regeln auf, die bis heute gelten.

Spektrum Kompakt – Grenzen des Messbaren

Um einzelne Faktoren und Prozesse im Ganzen zu verstehen, ist es wichtig, ganz genau hinzusehen. In den letzten Jahrzehnten gab es bahnbrechende neue Verfahren und Entwicklungen, die den Blick aufs Detail immer weiter schärfen konnten.

  • Quellen

Bouman, K. L. et al.:Turning Corners into Cameras: Principles and Methods. In: 2017 IEEE International Conference on Computer Vision, S. 2289–2297, 2017

Davis, A. et al.:The Visual Microphone: Passive Recovery of Sound from Video. In: ACM Transactions on Graphics 33, 79, 2014

Torralba, A., Freeman, W. T.:Accidental Pinhole and Pinspeck Cameras: Revealing the Scene outside the Picture. In: 2012 IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, S. 374–381, 2012

Velten, A. et al.:Recovering Three-Dimensional Shape around a Corner using Ultrafast Time-Of-Flight Imaging. In: Nature Communications 3, 745, 2012

Wetzstein, G. et al.:Confocal non-line-of-sight imaging based on the light-cone transform. In: Nature 555, S. 338–341, 2018

Translation from »Quanta Magazine«:»The new Science of Seeing Around Corners«.

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