El Ojo Humano Puede Ver 'Imágenes Fantasma'

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El ojo humano puede detectar imágenes fantasmales de la luz y el patrón.

Los científicos han descubierto que el ojo humano tiene una habilidad espeluznante. Puede detectar "imágenes fantasma".

Estas son imágenes que están codificadas en patrones aleatorios, que anteriormente solo se creían detectables por computadora. Pero en un nuevo artículo publicado en línea en el servidor de preimpresión arXiv, los científicos de Escocia en la Universidad Heriot-Watt de Edimburgo y la Universidad de Glasgow descubrieron que el ojo humano puede hacer los cálculos necesarios.

"Aunque el cerebro no puede verlos individualmente, el ojo detecta de alguna manera todos los patrones, y luego mantiene la información allí y resume todo", dijo el coautor del estudio, Daniele Faccio, profesor de física en la Universidad Heriot-Watt. [Las ilusiones ópticas más asombrosas (y cómo funcionan)]

Haciendo imagenes fantasmas

En una cámara normal, varios píxeles captan la luz de una fuente, como el sol, para crear una imagen. Las imágenes fantasma son básicamente lo opuesto: comienzan con múltiples fuentes de luz en una matriz predecible, dijo Faccio a WordsSideKick.com, con la luz recogida por un detector de un solo punto, generalmente llamado "cubo".

Una forma fácil de imaginar cómo funciona esto es pensar en LIDAR, que utiliza un láser de un solo punto para escanear una escena. El detector captura cómo la luz del láser rebota en cada punto de la escena, que luego se puede reconstruir en una imagen.

Estas imágenes fantasma de un cuatro y un seis muestran lo que ve el ojo. Los patrones en blanco y negro se proyectan contra las imágenes originales de un cuatro y un seis, y la luz resultante que rebota puede procesarse para revelar la imagen original. Los investigadores alguna vez pensaron que solo las computadoras podrían hacer este procesamiento, pero una nueva investigación muestra que el ojo humano es capaz de al menos parte del proceso.

Estas imágenes fantasma de un cuatro y un seis muestran lo que ve el ojo. Los patrones en blanco y negro se proyectan contra las imágenes originales de un cuatro y un seis, y la luz resultante que rebota puede procesarse para revelar la imagen original. Los investigadores alguna vez pensaron que solo las computadoras podrían hacer este procesamiento, pero una nueva investigación muestra que el ojo humano es capaz de al menos parte del proceso.

Crédito: Daniele Faccio

Pero hay una manera más rápida de obtener imágenes de fantasmas, dijo Faccio. En lugar de escanear la escena con una sola fuente de luz, los investigadores han descubierto que pueden proyectar patrones en una escena. La luz que rebota del objeto más el patrón puede medirse. La diferencia entre ese patrón de luz y el patrón original proyectado contiene la "imagen fantasma" que una computadora puede extraer matemáticamente de los datos. Estas imágenes parecen una débil representación en escala de grises de la imagen original.

Visiones fantasmales

Hablando computacionalmente, este método de hacer imágenes fantasma involucra dos pasos matemáticos, dijo Faccio. El primero es combinar los patrones originales y los patrones como aparecen después de proyectarse en el objeto. Esto se hace matemáticamente multiplicando el patrón original contra la señal de luz hecha por el objeto y el patrón en cada punto. El segundo es resumir todos esos números en toda la escena. [Las 11 ecuaciones matemáticas más bellas]

"La pregunta que nos hacíamos es: '¿Puede el cerebro humano hacer esto?'", Dijo Faccio.

Los investigadores decidieron centrarse en la segunda mitad del cálculo, la suma de todos los patrones juntos. Para hacer esto, comenzaron por proyectar patrones de tipo tablero de ajedrez llamados patrones de Hadamard contra la famosa fotografía de Albert Einstein con su lengua sobresaliendo. Luego utilizaron un detector de un solo píxel para recolectar los patrones de luz resultantes, que alimentaron a un proyector LED.

Ese proyector LED brilló los patrones de Einstein-plus-Hadamard en una pantalla que muestra los patrones originales de Hadamard, esencialmente multiplicando los dos juntos. Paso uno: completa.

El siguiente paso fue ver lo que la gente podía ver al ver este resumen. Los investigadores descubrieron que cuando los patrones de Einstein-plus-Hadamard se proyectaban lentamente, en pulsos de 1 segundo o más, la gente solo veía tableros de damas en blanco y negro, sin imágenes fantasma. Pero a medida que los investigadores aceleraron las proyecciones, apareció el rostro ridículo de Einstein. Los investigadores también realizaron experimentos con números y letras y descubrieron que eran legibles en las versiones "fantasma".

"Los negros y los blancos comenzarán a desaparecer", dijo Faccio. "Se volverán de color grisáceo, y en realidad comenzarás a ver la imagen que aparece frente a ti".

Pulse actualizar

La razón por la que esto funciona, dijo Faccio, es que el ojo humano tiene una frecuencia de actualización lenta. No es diferente a la razón por la que las películas funcionan: cuando las imágenes parpadean en la pantalla más rápido que esta frecuencia de actualización, se crea la ilusión de un movimiento suave.

El ojo "es muy rápido en la adquisición de la información", dijo Faccio. "Es muy lento deshacerse de él".

Los investigadores descubrieron que los patrones parpadeantes permanecieron en la "memoria" del ojo durante unos 20 milisegundos, desapareciendo lentamente durante ese tiempo. Si los patrones de 20 milisegundos se superponen, el ojo los resume como una película, permitiendo que emerja la imagen fantasma.

La parte emocionante de este descubrimiento, dijo Faccio, es que el sistema de imágenes fantasma se puede usar para estudiar el sistema visual humano. El artículo de los investigadores está ahora bajo revisión en una revista revisada por pares. El siguiente paso del equipo es averiguar si el ojo humano también puede llevar a cabo el primer paso para ver imágenes de fantasmas, tal vez multiplicando diferentes entradas a los ojos derecho e izquierdo.

Artículo original en WordsSideKick.com.


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