Được gọi là quang ảnh ba chiều bước sóng tổng hợp, công nghệ mới hoạt động, sử dụng phương pháp gián tiếp tán xạ ánh sáng kết hợp lên những vật thể ẩn khuất, sau đó ánh sáng lại tán xạ ngược và truyền trở lại camera.

Một thuật toán sẽ tái tạo lại những tín hiệu ánh sáng phân tán, hiển lộ những đối tượng ẩn. Do độ phân giải theo thời gian cao, phương pháp này cũng có khả năng ghi lại hình ảnh những vật thể chuyển động nhanh hạn như trái tim đang đập qua lồng ngực hoặc những chiếc xe đang chạy với tốc độ cao vòng qua một góc phố.

Lĩnh vực nghiên cứu tương đối mới về các đối tượng hình ảnh đằng sau vật che chắn hoặc môi trường tán xạ được gọi là kỹ thuật ảnh ngoài đường ngắm. So với những công nghệ ghi ảnh khác, phương pháp Northwestern có thể nhanh chóng chụp ảnh toàn cảnh những khu vực rộng lớn với độ chính xác đến từng milimet.

Các nhà nghiên cứu cho biết, với cấp độ phân giải này, camera máy tính có thể ghi lại hình ảnh xuyên qua da để xem cả những mao mạch nhỏ nhất đang hoạt động.

Phương pháp ghi hình có tiềm năng ứng dụng trực tiếp với chụp ảnh, ghi hình y tế không xâm lấn, đồng thời có những ứng dụng tiềm năng không giới hạn với hệ thống định vị, cảnh báo sớm cho ô tô, kiểm tra giám sát các cơ sở công nghiệp trong không gian hạn chế…

PGS Florian Willomitzer thuộc Northwestern, tác giả đầu tiên của nghiên cứu cho biết, công nghệ này sẽ mở ra một chân trời mới về những khả năng quay chụp hình ảnh, những nguyên mẫu cảm biến của camera hiện sử dụng quang phổ nhìn thấy hoặc hồng ngoại, nhưng nguyên tắc này là phổ quát và có thể được mở rộng sang những bước sóng khác. Phương pháp tương tự có thể được áp dụng cho sóng vô tuyến để khám phá không gian hoặc thủy âm để ghi lại hình ảnh dưới ngầm. Công nghệ quay chụp hình ảnh có thể được áp dụng cho nhiều lĩnh vực chưa từng được biết đến.

Ghi ảnh sau góc khuất so với ghi ảnh một cơ quan bên trong cơ thể con người dường như là những thách thức kỹ thuật khác nhau, nhưng Willomitzer cho biết, hai cách ghi hình này có liên quan mật thiết với nhau. Cả hai đều xử lý ảnh trong môi trường tán xạ, trong đó ánh sáng chiếu vào một vật thể và tán xạ theo hướng mà hình ảnh trực tiếp của vật thể đó không thể nhìn thấy. Ông nói: “Nếu bạn từng thử chiếu đèn pin qua tay mình, thì đó là bản chất của hiện tượng này”.

Theo PGS Willomitzer, có thể nhìn thấy điểm sáng phía bên kia của bàn tay, trên lý thuyết, phải là bóng xương bàn tay, cho thấy cấu trúc xương. Nhưng lại là ảnh bóng tối do ánh sáng đi qua bàn tay bị phân tán trong mô theo mọi hướng, làm mờ hoàn toàn hình ảnh.

Như vậy, mục tiêu đặt ra là chặn và thu thập ánh sáng tán xạ để tái tạo lại thông tin vốn có về thời gian di chuyển, làm hiện ra vật thể ẩn. Nếu muốn đo thời gian di chuyển của ánh sáng với độ chính xác cao, cần những máy dò siêu nhanh. Những máy dò này có thể có giá thành rất cao.

Nhằm loại bỏ yêu cầu cần máy dò nhanh, các nhà khoa học hợp nhất sóng ánh sáng từ hai tia laser, tạo ra sóng ánh sáng tổng hợp, có thể điều chỉnh cụ thể cho hình ảnh ba chiều trong các tình huống tán xạ khác nhau.

Khi chụp toàn bộ trường ánh sáng của một vật thể trong không gian ba chiều, camera ghi lại được toàn bộ cấu trúc ba chiều của vật thể. Các nhà khoa học đã thực hiện hình ảnh ba chiều này xung quanh góc khuất hoặc thông qua các máy tán xạ bằng sóng ánh sáng tổng hợp thay cho sóng ánh sáng thông thường. ”

Mặc dù công nghệ ghi hình ngoài đường ngắm đã có, nhóm nghiên cứu khẳng định công nghệ mới này là phương pháp đầu tiên có thể ghi hình xung quanh các góc và thông qua môi trường tán xạ, kết hợp với độ phân giải không gian và độ phân giải thời gian cao, khu vực thăm dò nhỏ và góc quan sát trường nhìn rộng.

Công nghệ mới cho phép camera ghi lại những chi tiết nhỏ trong không gian hạn chế chặt chẽ cũng như những đối tượng ẩn khất trong khu vực rộng lớn với độ phân giải cao, ngay cả khi các đối tượng đang chuyển động.