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Fotocamere plenottiche: call for innovation nella sicurezza

25/07/2013

di Maurizio Cardinale, Consulente di security

 

Una fotocamera plenottica permette di scattare fotografie senza dover mettere a fuoco il soggetto real time. Alla messa a fuoco ci si pensa dopo, al momento della stampa, utilizzando il software di post-elaborazione. Vi viene in mente qualche idea su come applicare questi concetti nella videosorveglianza? Magari a scopi forensi? a&s Italy lancia un innovation contest!

 

Nel Febbraio 2012 sono iniziate negli USA le prime consegne della Lytro, la prima fotocamera plenottica di fascia consumer. Gli esperti del settore pensavano che questa tecnologia non fosse realizzabile ad un prezzo concorrenziale, ma Lytro ha bruciato tutti sul tempo, con un prezzo di circa 400 USD. Lytro è una piccola startup finanziata dall’Università di Stanford, che dimostra come il modello universitario americano favorisca la nascita di nuove tecnologie già pronte per il mercato. Siamo ben lontani dal modello italiano, dove si parla di Università solo quando si vogliono accreditare prodotti che derivano spesso da soluzioni già esistenti ed affermate.


Fotocamera plenottica

 

Ma cosa è una fotocamera plenottica?

La risposta può sembrare banale: è una fotocamera che permette di scattare fotografie senza dover mettere a fuoco il soggetto. In pratica, voi scattate e alla messa a fuoco del soggetto ci pensate nel momento della stampa, mediante il software di post-elaborazione. Questo è il concetto semplice ed immediato che ha attirato l'attenzione degli investitori e di un folto pubblico di amanti della fotografia. Dietro questa apparente banalità si cela invece un radicale cambiamento del concetto di acquisizione delle immagini. I concetti base di questa tecnica di ripresa sono stati presentati col nome di "Fotografia Integrale", per la prima volta  nel 1908 alla Société Française de Physique dal professore M.G.Lippmann. Lippmann in quell'occasione esplicitò come la tecnica fotografica catturi un solo aspetto della realtà, riducendola ad un'immagine singola fissata in un piano, un po' come disegnare a mano libera su di un foglio di carta. Nella realtà ogni elemento visibile della scena è costituito da un numero infinito di raggi luminosi ognuno con la propria intensità (radianza).

Fotocamera: classica vs plenottica

La fotocamera classica usa la sua ottica per focalizzare sui singoli pixel del sensore i raggi luminosi provenienti da più direzioni. Questo fa sì che il sensore registri la somma dell'intensità di tali raggi, perdendo quindi le informazioni relative al singolo raggio. L'ottica rende quindi bene a fuoco solo gli elementi della scena contenuti in un ben determinato intervallo di distanze dal piano focale (sensore).

 

La fotocamera plenottica cattura invece l'intensità dei singoli raggi utilizzando in modo diverso i pixel del sensore, che non hanno quindi più un rapporto uno ad uno con gli elementi della scena.

Lytro, ad esempio, utilizza un sensore da 11 megapixel, ma l'immagine restituita è di poco inferiore ad 1 megapixel. Il rapporto pixel immagine/pixel sensore è in genere tra 1/10 e 1/20.

Grazie ad un array di microlenti, i singoli raggi sono inviati al sensore e qui registrati. Quindi la registrazione non contiene una singola immagine, ma  tutte le informazioni della scena: in pratica i valori di radianza dei singoli raggi luminosi che la costituiscono. Visto che abbiamo registrato i valori di radianza della scena, sarà possibile decidere quale sarà il piano focale con cui realizzare la nostra foto. A questo link https://pictures.lytro.com/lytroweb/pictures/431131 potete provare in tempo reale come sia semplice cambiare il punto di messa a fuoco (piano focale). In pratica siamo in grado di sezionare la scena: ciò significa che siamo in grado di conoscere la posizione dei singoli oggetti ivi presenti.


Security plenottica?


Questa tecnologia apre nuovi interessanti scenari di applicazione nel settore della security.

Un primo tipo di utilizzo è ravvisabile nelle analisi forensi, come ad esempio quando è necessario determinare l'altezza di un intruso che varca la soglia di un'agenzia bancaria. Altro ambito che potrebbe trarne dei vantaggi è quello della biometria, dove questa tecnica permetterebbe un più accurato e sicuro riconoscimento facciale.

Fino ad oggi, visto il costo elevato, questo tipo di ripresa era confinato ai laboratori scientifici. Grazie all'avvento delle nuoveunità di elaborazione grafica (GPU) a basso costo, spesso sviluppate per il mondo dei videogiochi, ora sono diponibili potenze di calcolo tali da rendere tale prodotto appetibile anche per il mercato della security. A quando le prime applicazioni?


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