Wissenschaft: Metamaterial macht komprimierte Bilder

Ein Metamaterial ist das Kernstück eines Bildaufnahmesystems, das Forscher in den USA entwickelt haben. Es macht Bilder im Mikrowellenspektrum und könnte im Sicherheitsbereich eingesetzt werden.

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John Hunt (l.) und Tom Driscoll mit dem Metamaterialstreifen
John Hunt (l.) und Tom Driscoll mit dem Metamaterialstreifen (Bild: Duke University)

US-Wissenschaftler haben eine Kamera aus einem neuartigen Metamaterial konstruiert. Sie kommt ohne Linse und bewegliche Teile aus und komprimiert Bilder schon bei der Aufnahme.

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Die Linse haben die Forscher von der Duke-Universität in Durham im US-Bundesstaat North Carolina durch das von ihnen entwickelte Metamaterial ersetzt. Das ist ein Material, das Eigenschaften aufweist, die so in der Natur nicht vorkommen.

In diesem Fall handelt es sich um einen etwa 30 Zentimeter langen Kupferstreifen, in den kleine Quadrate geätzt sind. Diese lassen jeweils nur bestimmte Wellen durch. Das Metamaterial leitet diese aus dem Frequenzbereich zwischen 18,5 und 25 Gigahertz an einen Computer weiter, der das Wellenmuster aufzeichnet. Ein Algorithmus errechnet daraus wieder ein Bild.

Das geht in sehr kurzer Zeit - es dauert etwa 100 Millisekunden. Zudem fallen bei dieser Technik nur sehr wenige Daten an: Das Bild werde mit einer Kompression von 40:1 gegenüber einem herkömmlichen Digitalfoto aufgenommen, schreiben die Forscher in der Fachzeitschrift Science. Die Kompression geschieht bei der Aufnahme selbst - ein herkömmliches Bild wird erst beim Speichern im JPG-Format komprimiert.

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Das System nimmt Wellen im Mikrowellen- und Terahertz-Bereich auf. Es sei möglich, damit durch bestimmte Materialien zu schauen, durch Stoff etwa oder Holz, sagte John Hunt, einer der Entwickler, dem US-Technologiemagazin Wired. Auch Regen oder Nebel behindere die Sicht nicht. Sichtbar hingegen werde Haut, Metall oder Plastik.

Entsprechend sehen die Forscher mögliche Anwendungen im Sicherheitsbereich: als Sensoren, die zur Kollisionsverhütung bei Autos oder Flugzeugen eingesetzt werden können, oder als Körperscanner am Flughafen. Das System sei kleiner und schneller als die derzeit eingesetzten.

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