Lograr que una cámara de visión nocturna muestre lo que está capturando a todo color es una de esas tecnología que por ahora solo podríamos esperar de la ciencia ficción. Un grupo de investigadores ha logrado desarrollar una cámara con IA para tomar fotos a color en completa oscuridad.
Hasta ahora, el negro y verde monocromático definía a la visión nocturna. Y decimos hasta ahora, porque un estudio publicado recientemente en PLOS ONE por un equipo de científicos ha conseguido que un algoritmo de aprendizaje profundo puede construir una reconstrucción a todo color de una escena utilizando solo imágenes infrarrojas que el ojo humano no puede ver.
Como explican en su trabajo, los ojos humanos solo pueden detectar una porción pequeña del espectro electromagnético. Las ondas de luz que podemos ver van desde aproximadamente 400 nanómetros (se registran en el cerebro humano como violetas) hasta aproximadamente 700 nanómetros (aquellas que se perciben como rojas). De esta forma si, por ejemplo, alguien estuviera en una habitación sin ventanas y con una bombilla brillante que arrojara luz a una longitud de onda de 800 nanómetros, experimentaría una oscuridad total.
El humano también podría ver una versión de la escena si estuviera mirando a través de una cámara infrarroja, y hasta ahí habíamos llegado desarrollando tecnologías. E ste también fue el punto de partida del nuevo estudio: lograr representar esas imágenes en luz visible para que un espectador humano pueda entender lo que está viendo, hacer que la luz infrarroja sea perfectamente visible. Según los autores:
Algunos sistemas de visión nocturna usan luz infrarroja que no es perceptible para los humanos y las imágenes renderizadas se transponen a una pantalla digital que presenta una imagen monocromática en el espectro visible. Buscamos desarrollar un algoritmo de imágenes impulsado por arquitecturas de aprendizaje profundo optimizadas mediante las cuales la iluminación espectral infrarroja de una escena podría usarse para predecir una representación de espectro visible de la escena como si fuera percibida por un humano con luz de espectro visible. Esto haría posible representar digitalmente una escena del espectro visible para los humanos cuando, de lo contrario, están en completa ‘oscuridad’ y solo están iluminados con luz infrarroja.
Dicho esto, y como recalcan los investigadores, lo importante no es la cámara, sino el algoritmo que utilizaron para reconstruir las imágenes. Crearon un tipo especial de IA conocido como red neuronal, una especie de algoritmo de aprendizaje profundo diseñado para simular cómo aprenden los cerebros humanos, que luego entrenaron para detectar correlaciones entre cómo se ven las imágenes bajo el infrarrojo y bajo el espectro visible:
Nosotros… optimizamos una red neuronal convolucional con una arquitectura similar a U-Net [una arquitectura diseñada para permitir un procesamiento de imágenes rápido y preciso] para predecir imágenes del espectro visible solo a partir de imágenes del infrarrojo cercano. Este estudio sirve como un primer paso hacia la predicción de escenas del espectro visible humano a partir de una iluminación imperceptible del infrarrojo cercano.
El resultado no pudo ser más satisfactorio. En esas condiciones ideales de laboratorio, los investigadores descubrieron que uno de sus algoritmos, utilizando arquitecturas profundas basadas en U-Net, podía transformar un conjunto de tres imágenes infrarrojas en una foto a todo color que se parecía mucho a una foto normal de la misma imagen.
Para finalizar, aclaran que se necesitarán muchos más estudio antes de que esta tecnología sea más precisa y se pueda utilizar en, por ejemplo, unas gafas de visión nocturna a corto plazo. Pero sin duda es un gran avance que muestra que dicha visión nocturna a todo color es posible. [PLOS ONE via IFLScience]
