Chụp ảnh xuyên tường

Đã có nhiều cách chụp ảnh xuyên tường với nguyên tắc chung là chiếu tia có khả năng xuyên qua tường gạch, bê tông, thu các tia phản xạ từ người, vật ở sau bức tường, xử lý thông tin thu được từ các tia phản xạ này để tạo ra ảnh. Các tia xuyên tường thường dùng là tia X phần gần với tia hồng ngoại, tia siêu âm, tia sóng điện từ terahertz (tia T)…

Tuy nhiên gần đây đã xuất hiện trên thị trường máy chụp ảnh xuyên tường gọn nhẹ có tên là PRISM-200 có nhiều tính năng vượt trội. Ta sẽ tìm hiểu cụ thể máy này (hình 1). Máy nhỏ gọn chỉ nặng 3kg kể cả pin liti- ion, có thể chứa điện đủ để máy hoạt động liên tục trong 2 giờ. Máy dẹt, có màn hình màu 16,25cm, có thể truyền hình ảnh, số liệu đến một laptop điều khiển từ xa.

Máy được đặt trên giá ba chân, có thể cách tường đến 2m, tường có thể dày đến 40cm, chụp thấy được ảnh người và vật phía sau tường, cách tường đến 15mét. Góc nhìn của chiều dọc, xác định vị trí theo 3 chiều (3D), theo dõi được chuyển động. Nhờ khả năng 3D nên dễ dàng phân biệt người ở tư thế đứng, ngồi hay nằm, là người hay súc vật. Có nhiều cách cài đặt để hiển thị lên màn hình những thông tin phục vụ mục đích quan sát chụp ảnh. Có thể cho màu sắc của người khác với của đồ vật xung quanh để dễ theo dõi hoạt động. Người thao tác dễ cầm quai xác len lỏi vào nơi cần đặt máy và chỉ cần bấm một nút là máy sẵn sàng hoạt động sau 2 phút.

Nguyên lý hoạt động của máy thì không mới nhưng kỹ thuật thực hiện thì rất tinh vi, sử dụng nhiều công nghệ phát sóng, thu sóng và xửl ý rất hiện đại.

Tia xuyên tường dùng ở đây là sóng điện từ nhưng không phải là làm theo kiểu thông thường là phát ra những xung ngắn sóng điện từ cho đi xuyên tường rồi phản xạ qua vật ở sau tường, quay trở lại, xuyên tường đến máy thu, đo thời gian sóng đi và về, chia đôi nhân với tốc độ truyền sóng C (bằng tốc độ ánh sáng) để có được vị trí của vật phản xạ. Cách làm đơn giản đó cho kết quả rất không chính xác, các tín hiệu nhiễu áp đảo, thực tế là không tạo ra ảnh được. Ở đây phải dùng sóng điện từ băng cực rộng UWB(ultrawide band) phát thành dãy xung, cho xuyên qua tường và thu sóng vật phản xạ từ dãy rất nhiều xung đó, xử lý khử nhiễu và tính toán tìm khoảng cách chính xác tối ưu để xác định vị trí vật. Đây là kỹ thuật điện tử có tên là rađa băng siêu rộng chuỗi thứ tự M(M sequence, UWB radar).

Các máy phát, máy thu, ăng ten… đều có thể làm tích hợp trên phiến silic có pha gecmani kết hợp với bộ nhớ, bộ xử lý dung lượng lớn, tốc độ nhanh, màn hình AMOLED, nhờ đó toàn bộ máy mới nhỏ gọn xách tay được chỉ nặng 3kg.

Để tạo ảnh, người ta chia không gian cần tìm kiếm sau bức tường ra thành những thể tích nhỏ gọi là voxel (volume ele-ment) thực hiện quét tia điện từ theo từng lớp để vẽ các phần tử của vật hay người ở những voxel của lớp đó. Tổng hợp các lớp lại có được ảnh 3D của người hay vật ở sau bức tường (hình 3). Hình ảnh tuy không rõ như thông thường nhưng có thể dựa theo những tiêu chuẩn thí dục khả năng phản xạ, để tô màu khác nhau cho người và vật để dễ phân biệt, theo dõi, thậm chí có thể thực hiện các phép lọc tinh vi để theo dõi người còn sống hay chết vì người còn sống thì còn thở, ngực phập phồng.

Các phép chụp ảnh bên trong cơ thể người như cộng hưởng từ, tia X cắt lớp, siêu âm…. thực tế là các phép chụp ảnh xuyên tường. Tuy là bên trong cơ thể rất phức tạp nhưng bức tường ngoài là da thịt cơ bản giống nhau, nhiều bộ phận bên trong nói chung đã biết trước hình dạng, chất liệu, thí dụ tim, gan, phổi… Còn ở cách chụp ảnh xuyên tường thực sự có nhiều khó khăn thách thức, trước hết là bức tường dày mỏng, gạch đặc hay gạch rỗng, xây theo kiểu gì v.v… là chưa biết trước. Cũng vậy sau bức tường là gì hoàn toàn không thể biết trước, máy tính phải mò mẫm tính toán rất công phu mới dựng được hình ảnh.

Chụp ảnh trong cơ thể và chụp ảnh xuyên tường có những yêu cầu, hoàn cảnh, mục đích rất khác nhau, song có thể học tập lẫn nhau các thuật toán xử lý số liệu, dựng hình. Cách dùng sóng điện từ băng rộng để chụp ảnh xuyên tường cũng đang được nghiên cứu để chuyển sang áp dụng cho việc chụp ảnh bên trong cơ thể.

Nguyễn Hữu Chánh, Tc Vật lý& Tuổi trẻ, số 99/2011, tr26