Ljus ger all vår visuella information, men det når våra ögon på olika sätt. Direkt ljus kommer ostört, direkt från källan, medan indirekt ljus studsar av olika ytor, som väggar eller tak, innan vi kommer in i våra ögon. Att extrahera information från dessa två vägar har betydande konsekvenser för diagnostisk bildbehandling och andra applikationer.

Ett multinationellt samarbete som leds av Nara Institute of Science and Technology Assistant Professor Hiroyuki Kubo, Arizona State University biträdande professor Suren Jayasuriya, och Carnegie Mellon University Professor Srinivasa G. Narasimhan har framgångsrikt fångat och analyserat indirekt ljus med kommersiellt tillgängliga kameror för att skapa bilder av blodkärl i levande människor i realtid med extraordinär upplösning.

Medan direkt ljus ger information som djup och färg, så att vi kan se en persons hud och andra ytliga egenskaper, indirekt ljus, förklarar Kubo, kan avslöja annars osynliga detaljer precis under ytan.

"Ljus på huden har stark spridning under ytan. Genom att fånga indirekt ljus, vi kan se detaljer om osynliga föremål under huden som blodkärl, " han säger.

Den nya tekniken utnyttjar den epipolära geometri som ljuset färdas på genom att skapa en synkroniseringsfördröjning mellan ljuskällan och kameran. En ny olinjär algoritm som utvecklats av forskarna demultiplexerar sedan informationen för att ge en skarpare bild.

"Vårt bildsystem belyser scenen med epipolära plan som motsvarar projektorrader. Vi varierar två nyckelparametrar för att fånga ljustransporten:förskjutningen mellan den utskjutande raden och kameraraden i rullande slutare, eller synkroniseringsfördröjning, och exponeringen av kameraraden, "förklarar Kubo.

Resultatet blev avbildning av blodkärl med en mycket finare upplösning än vanliga medicinska instrument. Det extraherade också detaljer under omständigheter som har varit utmanande vid medicinsk bildbehandling, som mörkare tonad eller hårig hud.

"Vi fångade de basiliska och cefaliska venerna i den inre underarmen, som är ca 1-5 mm djupa, "konstaterar Kubo.

Hårdvaran kommer till en låg kostnad och är bärbar. Det och förmågan att avslöja nya detaljer om blodkärl icke-invasivt kommer att förbättra vårdkvaliteten för en bredare patientpopulation, till exempel patienter som inte kan få medel injicerade i blodkärlen, som barn eller äldre.

Övergripande, Kubo är optimistisk att denna teknik ökar bildkvaliteten i kärlen i nästan alla tillstånd som ses på kliniker.

"Vår metod är robust mot omgivande ljus, kurvor, och hinder som hår mörkare hudtoner, " han säger.