WRAL TechWire: Duke-Forscher erfinden eine Möglichkeit, durch Wände zu sehen
Veröffentlichungsdatum:Aus WRAL TechWire von Allan Maurer — 19. Dezember 2017
DURHAM–Forscher der Duke University haben eine Methode entwickelt, mit der man mithilfe eines schmalen Mikrowellenfrequenzbandes durch Wände sehen kann. Neben offensichtlichen Anwendungen im Bereich der Sicherheit könnte der Ansatz auch zu kostengünstigen Geräten führen, mit denen Bauarbeiter Leitungen, Rohre und Kabel leicht orten können.
„Die meisten Technologien, die durch Wände sehen können, nutzen ein breites Frequenzspektrum, was sie teuer macht“, sagte Daniel Marks, außerordentlicher Professor für Elektro- und Computertechnik an der Duke University. „Außerdem haben sie keine sehr gute Auflösung. Sie sind zwar gut genug, um eine Person zu sehen, die sich auf der anderen Seite einer Wand bewegt, aber sie sind schrecklich, wenn es darum geht, dünne Leitungen oder Drähte zu finden.“
Aktuelle Ansätze basieren zudem typischerweise darauf, zu wissen, aus welchem Material die Wand besteht, bevor man versucht, durch sie hindurchzusehen. Dadurch kann die Software vorhersagen, wie die Wand die Scanwellen beeinflusst, sodass sie die Echos und Verzerrungen von den gesuchten festen Objekten trennen kann.
In einem neuen Artikel machen sich Marks und seine Kollegen David R. Smith, Professor für Elektro- und Computertechnik an der James B. Duke University, und Okan Yurduseven, Postdoktorand für Elektro- und Computertechnik an der Duke University, stattdessen die Symmetrie einer Wand zunutze.
Da Wände im Allgemeinen flach und in alle Richtungen gleichmäßig sind, verzerren sie Wellen auf symmetrische Weise. Die neu beschriebene Technologie nutzt diese Symmetrie zu ihrem Vorteil.
„Wir haben einen Algorithmus geschrieben, der die Daten in Teile aufspaltet – einen, der Kreissymmetrie zeigt, und einen, der dies nicht tut“, erklärte Yurduseven. „Wir versuchen, die Daten zu erkennen, die keinerlei Symmetrie aufweisen.“
Die Technik verwendet zum Scannen nur eine einzige Frequenz, da sie die Anzahl der von der Wand erzeugten Interferenzmuster verringert und Einfrequenzsender viel billiger sind als Breitbandsender. Die Beschränkung auf einen schmalen Bereich bedeutet auch, dass ein zukünftiges Gerät leichter von der Federal Communications Commission (FCC) zugelassen werden könnte, da es leicht wäre, Störungen von Mikrowellenfrequenzen zu vermeiden, die für andere Technologien wie WLAN, Mobilfunkdienste und Bluetooth vorgesehen sind.
Die Forscher bauten einen Prototypen, um zu sehen, wie gut das Gerät funktioniert. In ihrem Labor konstruierten sie verschiedene Arten von Wänden und platzierten dahinter Objekte, die ein Arbeiter vielleicht finden möchte, wie Bolzen, elektrische Leitungen, Drähte und Anschlusskästen.
„Wir stellen uns vor, diese Technik mit einem maschinellen Sichtsystem zu kombinieren, das jemand über eine Wand bewegen könnte, um zu sehen, was sich darin befindet“, sagte Marks. „Wir glauben, dass die Technologie den Preis und die Sensibilität hat, um auf dem Markt Eindruck zu machen.“
Die Studie wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Optik am 5. Dezember 2017.