"See on pildistamistehnoloogia ajaloos esimene meetod, mis on välja töötatud telgsuuna lahutusvõime muutmiseks peale piltide ja videote salvestamist. Kuna tehnoloogia ise on lihtne ja odav, on seda lihtne äritasandile viia," ütleb Tartu Ülikooli füüsika nooremteadur Shivasubramanian Gopinath.

Tema töörühm Tartu Ülikooli füüsikalise optika laboris loob uusi pildistamistehnoloogiaid: parandab piltide kvaliteeti ja lahutusvõimet. Gopinath ise keskendub uute pildistamistehnoloogiate arendamisel just paremale pildikvaliteedile – nooremteaduri sõnul võib sellest kasu olla mitmes valdkonnas.

Kus on fookus?

Shivasubramanian Gopinathi sõnul tuleb pildistamisel arvestada kahe olulise parameetriga: lateraalse ehk külgsuunalise ja aksiaalse ehk teljesuunalise lahutusvõimega. "Külgsuuna lahutusvõime on võime eristada kahte punkti ristiteljel. Teljesuuna lahutusvõime eristab aga kahte punkti pikisuunas ehk erinevatel sügavustel," selgitab ta.

Praegu on telje- ja külgsuuna lahutusvõime üksteisest sõltuvad. "Kui muudame külgsuuna lahutusvõimet, muutub lahutusvõime ka telgsuunal," selgitab Gopinath. Ta toob näite, kus jäädvustatakse kahte erineval kaugusel asuvat objekti. Kui üks objekt on fookuses ja teine udune, siis on pilt nooremteaduri sõnul teljesuunal kõrge lahutusvõimega.

"Kui mõlemad objektid on täiuslikult teravustatud, on pildil madal teljesuuna lahutusvõime," selgitab Gopinath. Oma uurimistöös on tema eesmärk muuta teljesuuna lahutusvõimet ilma külgeraldusvõimet muutmata ning teha seda peale piltide või videote salvestamist. Varem pole nooremteaduri sõnul ükski teadlane seda saavutanud.

Ta selgitab, kuidas tema uus meetod INCHIS töötab: "Peale pildi salvestamist ei saa me tavaliselt teljesuuna eraldusvõimet muuta. Küll aga saab nüüd uut meetodit kasutades hübridisatsiooni abil muuta pildi teljesuuna lahutusvõimet, ilma et see külglahutusvõimet mõjutaks." Hübridiseerimine on Gopinathi sõnul võimas tööriist seguomaduste loomiseks. "Samal põhimõttel segunevad nahkhiir ja Bruce Wayne koomiksifilmis Batmaniks," piltlikkustab ta.

Meetod eeldab, et samast stseenist tehakse kaks pilti. "Näiteks pildistamegi stseeni, kus üks inimene seisab esiplaanil ja teine tagaplaanil," kirjeldab ta. Esimene pilt samast stseenist salvestatakse kaameraläätse abil. Seal on üks inimene fookuses ja teine ​​inimene hägune – teisisõnu on pildil kõrge teljesuuna lahutusvõime.

"Seejärel võetakse üles teine pilt samast stseenist, kasutades koonusekujulist aksikonläätse. Seal on mõlemad inimesed on täiuslikult teravustatud ja teljesuuna lahutusvõime madal," selgitab Gopinath. Nüüd on samast stseenist olemas kaks pilti, kus teljesuuna lahutusvõime on ühel pildil kõrge ja teisel ​​madal. "Siinkohal rakendamegi seda Batmani teket meenutavat hübridisatsiooni," ütleb nooremteadur. Kaks pilti ühendatakse ja saadakse segakujutis.

 "Sõltuvalt oma eelistustest saame nüüd oma hübriidpildil olevaid objekte kas hägustada või teravustada," märgib Gopinath. Nooremteaduri sõnul saabki teljesuuna lahutusvõimet nüüd muuta, ilma et see mõjutaks küljesuuna eraldusvõimet.

Patendi ootuses

Shivasubramanian Gopinathi sõnul võib uus pildistamismeetod osutuda kasulikuks mitmes valdkonnas: sealhulgas kinokunstis, kus see võib salvestamise ajal võtete arvu vähendada. "Inimesed salvestavad sageli pilte või videoid. Kui video tuli udune, saame oma meetodit rakendades teravustada objekte erinevatel tasanditel," kirjeldab ta. Selleks on vaja sama stseeni jäädvustada kaks korda: üks kord tavalise läätsega ja üks kord aksikonläätsega. Seejärel saab hübriidpilti Gopinathi rühma arvutusalgoritmidega töödelda ja soovitud tulemuse saavutada.

Praktilist kasu tõotab meetod aga teisteski valdkondades: meditsiinis, mikroskoopias ja holograafias. "Oleme oma meetodiga seni katseid teinud ja praegu avaldame tulemusi. Ühtlasi käib meil selle patenteerimise protsess," märgib nooremteadur. Lähitulevikus võib uus meetod ka laiemalt turule jõuda.

Füüsikalise optika labori töörühmas käib töö teisegi  uuenduslike kujutamisviisidega. Näiteks arendab üks doktorant Gopinathi sõnul võimalust, kuidas teha pilti läbi hajusate kihtide. Näiteks talvisel ajal Eestis autoga sõites takistab inimesi udu ja nad ei näe ümbrust selgelt. "Francis püüab seda probleemi oma uurimistööga lahendada," märgib Gopinath. Teine doktorant Narmada arendab aga seadmeid, mis teeks pilti viies ja kuues mõõtmes korraga.

"Veel üks tudeng on Agnes. Tema tegeleb soojuskiirguse pildistamisega, täpsemalt vähi tuvastamiseks," toob nooremteadur välja. Kui praegu tuleb näiteks nahavähi avastamiseks nahka füüsiliselt kahjustada, siis Xavieri arendusmeetod võimaldaks kasvajat diagnoosida ka soojuskiirguse abil. "Ta suunab valguse nahale. Siis saab polarisatsioonispektrit uurides juba kindlaks teha, kas koes on vähk või mitte," ütleb Gopinath.

Shivasubramanian Gopinath (nooremteadur), Vijayakumar Anand (arvutusliku pildistamise dotsent) ja Aravind Simon John Francis Rajeswary (uurimisjuht) CIPHR rühmast kirjutavad oma meetodist ja avaldasid artkli ajakirjas Optics and Lasers in Engineering.