Hochgeschwindigkeitskamera 28.11.2013, 08:30 Uhr

Nano-Kamera nimmt durchsichtige Objekte in 3D auf

Im amerikanischen Massachusetts Institute of Technology (MIT) ist eine Kamera der Superlative entwickelt worden. Sie kann mit Lichtgeschwindigkeit aufnehmen und zugleich erlaubt sie erstmals 3D-Bilder von durchsichtigen Objekten.

Die von den MIT-Studenten Ayush Bhandari, Refael Whyte and Achuta Kadambi (v.l.n.r.) entwickelte Nano-Kamera ermöglicht Aufnahmen von durchsichtigen Objekten wie der gläsernen Vase in 3D.  

Die von den MIT-Studenten Ayush Bhandari, Refael Whyte and Achuta Kadambi (v.l.n.r.) entwickelte Nano-Kamera ermöglicht Aufnahmen von durchsichtigen Objekten wie der gläsernen Vase in 3D.  

Foto: MIT/Bryce Vickmark

Inder Vergangenheit konnten Hochleistungskameras, die nahe an die Leistung der neuen MIT-Kamera herankamen, nur zu extrem hohen Kosten produziert werden, die bis zu einer halben Million US-Dollar je Gerät reichten. Dagegen ist die neue, so genannte Nano-Kamera mit kalkulierten Kosten von rund 500 US-Dollar je Stück unvorstellbar günstig. Eine optimale Voraussetzung dafür, sie auf Dauer in vielfältigen Gebieten einzusetzen, die den teuren Vorgängern gänzlich verschlossen bleiben mussten.

Am deutlichsten wird dies beim fahrerlosen Auto. Um Kollisionen mit anderen Verkehrsteilnehmern zu vermeiden, ist eine Aufnahme in Lichtgeschwindigkeit geradezu ideal, weil das die Reaktionsmöglichkeiten stark erhöht.  Zugleich aber erlauben es die Produktionskosten der Nano-Kamera, sie längerfristig in jedes fahrerlose Straßenfahrzeug einzubauen. Auch für die Medizin ist eine solche Kamera erschwinglich und zugleich für bestimmte Aufgaben äußerst nützlich.  Die Entwicklung der Nano-Kamera ist bereits soweit gediehen, dass sie vor kurzem in Hongkong auf der Siggraph Asia-Messe vorgeführt werden konnte.

Korrekte Berechnungen auch bei Regen, Nebel oder durchsichtigen Objekten

Die Nano-Kamera bedient sich der so genannten „Time of Flight“-Technik, wie sie auch von Microsoft in der zweiten Generation der „Kinect“-Geräte verwandt wird. Diese Technik bestimmt den Ort, an dem sich ein Gegenstand befindet, indem sie misst, wie lange ein Lichtsignal benötigt, um zu dem Gegenstand zu gelangen und anschließend zurückzukommen. Da die Lichtgeschwindigkeit genau bekannt ist, fällt es der Kamera leicht, die Entfernung zu bestimmen, die das Lichtsignal unterwegs war.

Bei der herkömmlichen „Time of Flight“ -Technik bestand aber unter realitätsnahen Einsatzbedingungen die Gefahr, dass es durch das Licht beim Auftreffen auf Kanten, bei Bewegungen des Objekts und bei durchsichtigen Objekten zu Reflexionen kommt, die die Aufnahmeberechnung verzerren und schließlich unbrauchbar machen können.

Die vom MIT bei der Nano-Kamera verwandte Technik umfasst eine Kodierung der Signale, wie sie in der Telekommunikation schon länger eingesetzt wird. Das erlaubt bei der Rückkehr des Lichtsignals eine sehr genaue Berechnung. Eingeführt wurde diese Kodierungstechnik in die Kamera durch die Camera Culture Gruppe im Media Laboratorium von MIT durch Professor Ramesh Raskar. Zum Verständnis dieser Technik zieht das Media Laboratorium zum Vergleich die verwackelten Bilder heran, die sich beim normalen Fotografieren, beispielsweise mit einem Mobil-Telefon, ergeben können. Erlaubten auch diese Kameras ein Kodieren, dann fielen die Bilder ausgesprochen scharf aus – gleich wie die Hand des Fotografen auch gewackelt haben mag. 

Von Peter Odrich
Von Peter Odrich

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