التصوير المجسم الرقمي: واقع من الخيال العلمي
مدونة م.محمد طعمة
الاثنين، ١٦ ديسمبر ٢٠١٩
التصوير المجسم الرقمي هو وسيلة لتسجيل المعلومات ثلاثية الأبعاد باستخدام الكاميرات الرقمية. حيث بات هذا النوع من التصوير يتمتع بتطبيق عملي واسع النطاق، وفي المستقبل بحسب رأي العلماء، لن يكون هناك غنى عنه في العديد من المجالات بدءاً من الطب وانتهاءً بعلم الفلك.
المبادئ الفيزيائية للتصوير المجسم
التصوير التجسيمي هي طريقة لالتقاط المعلومات حول كائن ما واستعادة صورته في شكل ثلاثي الأبعاد من خلال تسجيل ليس فقط سعة موجة الضوء (كما في التصوير الفوتوغرافي)، ولكن أيضاً عبر تسجيل أطوارها.
يتم تسجيل الصور المجسمة من خلال تسجيل السعة الإجمالية لحزمتين ضوئيتين: الأولى تتعلق بالكائن (ينعكس من الكائن أو يمر به) والحزمة الثانية التي تسقط بشكل مباشر. إذا كانت الحزم متماسكة، فسوف يتم تشكيل صورة يسجلها محسّس الضوء في مستوى تراكم الحزمة الضوئية.
في هذا السياق أوضح بافل تشيريومخن، الدكتور في الجامعة الوطنية للأبحاث النووية "ميفي" قائلاً "لقد بدأ التطور الواسع النطاق في التصوير المجسم الرقمي مؤخراً مع ظهور كاميرات رقمية عالية الدقة والجودة، ولهذا تم بالفعل الحصول على عدد من النتائج المثيرة للاهتمام".
اتجاهات الاستخدام
يتيح التصوير المجسم الرقمي إنشاء تصوّر ثلاثي الأبعاد حقيقي للكائنات والأجسام. في الوقت نفسه، لا يلزم وجود نظارات خاصة أو وضع مراقب للمراقبة. حالياً، يتم تطوير الشاشات ثلاثية الأبعاد على نطاق واسع، مما يسمح برؤية صور عالية الجودة. وهنا يشير العلماء إلى أن الصور المجسمة الملونة سوف تكون قريبة جداً من حيث جودة الألوان من الصور الفوتوغرافية.
تعتبر الطباعة ثلاثية الأبعاد للتصوير المجسم مجالاً واعداً. يتم تقسيم الصورة إلى مقاطع إسقاط، وبعد ذلك تتم طباعة طبقة تلو الأخرى لكل إسقاط وفق برنامج معين. وتتطور اتجاهات التصوير المجسم الرقمي المطبق في البحوث العلمية والتطبيقية بشكل مكثف: المجهر المجسم ومقياس التداخل المجسم.
بالإضافة إلى ذلك، فإن التصوير المجسم الرقمي بات يستخدم بالفعل على نطاق واسع في التصوير الطبي والبيولوجي، وفي أنظمة ترميز البيانات ونقلها وتخزينها، كما يسمح التصوير المجسم الرقمي برفع مستوى سلامة المنتجات والأوراق النقدية والبطاقات المصرفية.
الانجازات الروسية
اليوم، يشارك عدد من الجامعات والشركات في البحث العلمي المتعلق في مجال التصوير المجسم. فعلى سبيل المثال، تم تطبيق نظام للتسجيل الديناميكي والإرسال والعرض البصري في الوقت الحقيقي للصور الهولوغرافية بدقة لا تقل عن 2 مليون بكسل في الجامعة الوطنية للأبحاث النووية "ميفي". وهذا النظام يتيح رؤية المشاهد والكائنات المسجلة في كل من النطاقات البصرية والأشعة تحت الحمراء.
حالياً ومن أجل لنقل فيديو للتصوير المجسم، هناك حاجة إلى قناة ذات نطاق ترددي لا يقل عن واحد غيغا بايت في الثانية الواحدة، وبالتالي فإن تقنيات تحويل وضغط الصور المجسمة الرقمية تكتسب أهمية كبيرة. وتعمل جامعة "ميفي" بشكل مكثف في هذا الاتجاه. وفي أيار/ مايو لعام 2019، تم تقديم طريقة تم تطويرها في جامعة "ميفي" لضغط المعلومات ثلاثية الأبعاد مئات المرات.
هناك مجال مهم آخر وهو تحسين جودة العرض البصري للمشاهد ثلاثية الأبعاد من الصور المجسمة. حيث يقوم معهد تقنيات الليزر والبلازما في جامعة "ميفي" بتطوير طرق تحسين الصور المجسمة الحاسوبية والعرض البصري الحقيقي باستخدام بلورات سائلة متعددة التدرجات ومعدلات ضوئية ثنائية الأبعاد عالية السرعة.
يستخدم التصوير المجسم ليس فقط من أجل التخزين، ولكن أيضاً لحماية المعلومات. إذ يقوم العلماء من جامعة "ميفي" حالياً بإنشاء أنظمة ترميز البيانات باستخدام الصورة المسجلة على الهولوغرام كمفتاح ترميز.
مجال مهم آخر للبحث هو التعرف على الأشياء. اليوم، تستخدم أجهزة التعرف عادة الميزات المكانية فقط. في الآونة الأخيرة، تم اقتراح طريقة للتعرف على كل من الشكل والميزات الطيفية في جامعة "ميفي" المطبقة - على سبيل المثال - في أجهزة التوجيه في الفضاء أو لتحديد هوية الأنواع البيولوجية.