Image by Maksim ŠiŠlo via Unsplash
పొగమంచు వాతావరణంలో, గాలిలోని నీటి బిందువులు ఏదైనా మూలం నుండి కాంతిని చెదరగొడతాయి. ఇది పేలవమైన దృశ్యం చూపిస్తుంది. ఇలాంటి పరిస్థితుల్లో సన్నివేశాలను చిత్రీకరించడం కష్టం అవుతుంది. కాంతి సంకేతదీపాలను (బీకాన్‌) దూరం నుండి గమనించడం కష్టం, ఎందుకంటే ఈ సంకేత దీపాల నుండి కాంతి పరిశీలకుడిని చేరుకోవడానికి ముందు చెల్లాచెదురు (స్కాటర్) అవుతాయి.
కానీ, అటువంటి వాతావరణ పరిస్థితులలో, బీకాన్‌ నుంచి వచ్చే కాంతి ని గమనించడం చాలా కీలకం. ఉదాహరణకు, టేకాఫ్ మరియు ల్యాండింగ్ సమయంలో విమానం రన్‌వేలలో, సముద్ర నావిగేషన్, రైల్వేలు మరియు హైవేలపై వాహనాల రాకపోకలలో దృశ్యమానత కలిగి ఉండటం అత్యవసరం.
కాంతి భౌతిక శాస్త్ర ప్రకారం, కాంతి మూలం నుండి వచ్చే ఫోటాన్‌ (తేజఃఖండములు) లలో అతి తక్కువ సంఖ్యలో మాత్రమే వాటి అసలు దిశలు నిలుపుకుంటాయి. పొగమంచు లో నీటి బిందువులు మూలాధార కాంతిని చాలా వరకు యాదృచ్ఛిక కోణాల్లో చెదరగొడతాయి.
ఇంతకు ముందు, శాస్త్రవేత్తలు చిత్రాల నాణ్యతను మెరుగు పరచడానికి స్కాటరింగ్ భౌతిక శాస్త్రాన్ని మరియు కంప్యూటర్ అల్గారిథమ్‌ల ఫలిత డేటాను ఉపయోగించే ప్రయత్నాలు చేసారు.
కొన్ని సందర్భాల్లో మెరుగుదల స్పష్టంగా లేనప్పటికీ, కంప్యూటర్ అల్గారిథమ్‌లతో పెద్ద మొత్తంలో డేటాను విశ్లేషణ చేయడం అవసరం. డేటా ని తగినంత నిల్వ చేసే చోటు మరియు ముఖ్యమైన విశ్లేషణ సమయం అవసరం అవుతుంది.
భారీ గణనలు లేకుండా చిత్ర నాణ్యతను మెరుగు పరచడానికి ఒక బృందం చేసిన పరిశోధన ఒక పరిష్కారాన్ని అందించింది.
ఈ బృందంలో బెంగళూరులోని రామన్ రీసెర్చ్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ (RRI) పరిశోధకులు; స్పేస్ అప్లికేషన్ సెంటర్, ఇండియన్ స్పేస్ రీసెర్చ్ ఆర్గనైజేషన్, అహ్మదాబాద్; శివ్ నాడార్ విశ్వవిద్యాలయం, గౌతమ్ బుద్ధ నగర్; మరియు యూనివర్శిటీ రెన్నెస్ మరియు యూనివర్సిటీ పారిస్-సాక్లే, CNRS, ఫ్రాన్స్, పరిశోధకులు పాల్గొన్నారు. ఈ అధ్యయనానికి భారత ప్రభుత్వంలోని సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ మంత్రిత్వ శాఖ సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ విభాగం కొంతమేర నిధులు సమకూర్చింది. ఈ పరిశోధన OSA కంటిన్నువం జర్నల్‌లో ప్రచురించబడింది.
వారి సాంకేతికత కాంతి మూలాన్ని మిశ్రణ (మాడ్యులేట్) చేయడం మరియు పరిశీలకుడి వద్ద వాటిని మిశ్రవిభాజన (డీ-మాడ్యులేట్) చేయడం.
ఉత్తరప్రదేశ్‌లోని గౌతమ్ బుద్ధ నగర్‌లోని శివనాడార్ విశ్వవిద్యాలయంలో పొగమంచుతో కూడిన శీతాకాలపు ఉదయ సమయం లో పరిశోధకులు విస్తృతమైన ప్రయోగాలు చేసి ఈ సాంకేతికతను ప్రదర్శించారు.
వారు పది ఎరుపు LED లైట్లను కాంతి మూలం గా ఎంచుకున్నారు. అప్పుడు, వారు ఈ కాంతి మూలాన్ని మాడ్యులేట్ చేయడానికి ఆ LED ల లో ప్రవహించే కరెంట్‌ను సెకనుకు 15 సార్లు చక్రీయంగా మార్చారు.
పరిశోధకులు, LED ల నుండి 150 మీటర్ల దూరంలో కెమెరాను ఉంచడానికి ఎంచుకున్నారు. కెమెరా లో చిత్రాన్ని బంధించి డెస్క్‌టాప్ కంప్యూటర్‌కి పంపించే వ్యవస్థ చేసారు.
అప్పుడు, కంప్యూటర్ అల్గోరిథంలు మూలం యొక్క లక్షణాలను సంగ్రహించడానికి మాడ్యులేషన్ ఫ్రీక్వెన్సీ యొక్క పరిజ్ఞానాన్ని ఉపయోగిస్తాయి. ఈ ప్రక్రియను 'డీ-మాడ్యులేషన్' అంటారు.
ఈ ప్రక్రియ ద్వారా, పరిశోధకులు, కాంతి మూలాన్ని మాడ్యులేట్ చేసిన దానికంటే భిన్నమైన రేటుతో చిత్రాన్ని డీ-మాడ్యులేట్ చేస్తే, కంప్యూటర్ మూల చిత్రం (సోర్స్ ఇమేజ్) యొక్క తీవ్రతను గుర్తించలేకపోయింది, ఫలితంగా అసంబద్ధమైన చిత్రాలు వస్తాయి అని చూపించారు.
మాడ్యులేషన్ - డీ-మాడ్యులేషన్ టెక్నిక్ ఉపయోగించడంతో బృందం చిత్ర నాణ్యతలో గణనీయమైన మెరుగుదలను గమనించారు. ప్రక్రియను అమలు చేయడానికి కంప్యూటర్ తీసుకునే సమయం చిత్రం పరిమాణం పై ఆధారపడి ఉంటుంది.
"2160 × 2160 చిత్రం కోసం, గణన సమయం దాదాపు 20 మిల్లీసెకన్లు" అని RRI PhD స్కాలర్ మరియు అధ్యయనం యొక్క సహ రచయిత బాపన్ దేబ్‌నాథ్ తెలియజేసారు.
అంటే ఇది దాదాపు LED లను కలిగి ఉన్న చిత్రం పరిమాణం. అతని సహచరులు ఈ పరిమాణాన్ని 2016లో అంచనా వేశారు.
బృందం ప్రయోగాన్ని కొన్ని సార్లు పునరావృతం చేసింది మరియు ప్రతిసారీ మెరుగుదలను గమనించింది. ఒకసారి, పరిశీలన సమయంలో పొగమంచు తీవ్రత మారినప్పుడు, వారు చిత్ర నాణ్యతలో గణనీయమైన పెరుగుదలను నమోదు చేయలేదు. ఈ సందర్భంలో, బలమైన గాలి వీయడం తో వారు దృశ్యం అంతా పొగమంచు జాడలను గమనించారు. సమయం గడిచే కొద్దీ గాలిలోని నీటి బిందువుల సాంద్రత మారిపోయింది, ఇది మాడ్యులేషన్ - డీ-మోడ్యులేషన్ టెక్నిక్‌ని ప్రభావవంతం చేసింది.
తర్వాత, పరిశోధకులు ప్రయోగాలను మార్చారు. వారు ఒక అట్ట ముక్క LED ల నుండి 20 సెంటీమీటర్ల దూరంలో ఉంచారు. వచ్చే కాంతిని అట్ట ముక్క కెమెరా పైకి ప్రతిబింబించేలా చేశారు. అట్ట మరియు కెమెరా మధ్య దూరం 75 మీటర్లు. అట్ట నుంచి ప్రతిబింబించే మాడ్యులేటేడ్ కాంతి, పొగమంచు గుండా ప్రయాణించి, ఆపై కెమెరా ద్వారా బంధించబడింది. వారు ఈ సాంకేతిక పద్ధతి వలన పొగమంచు లో చిత్రం దృశ్యం మరియు నాణ్యత ను ఎలా గణనీయంగా మెరుగుపరచవచ్చు అని ప్రదర్శించారు.
తర్వాత, బృందం, బాహ్య కాంతి లో ఆ టెక్నిక్ ను పరీక్షించారు. దానికి వారు మొదట సూర్యరశ్మి లో ప్రయోగాలు చేశారు. దానికి, అట్ట మరియు కెమెరాలు 150 మీటర్ల దూరం లో ఉంచారు, మరియు ప్లాస్టిక్ తో చేసిన రిఫ్లెక్టర్‌ (పరావర్తకం) తో సూర్యకాంతిని కెమెరాలోకి ప్రతిబింబించేలా చేసారు. మూల కాంతిని డీ-మాడ్యులేట్ చేశారు. అయినప్పటికీ, కెమెరా చిత్రం నాణ్యత అధికంగా ఉండి, బలంగా ప్రతిబింబించిన సూర్యరశ్మి లో కూడా LED ల చిత్రం బలంగా ఉండటం గమనించారు.
ఈ ఆధారాల తో పరిశోధకులు పొగమంచు పరిస్థితుల్లో చిత్ర నాణ్యతను మెరుగు పరిచే మార్గాలను రూపొందించారు. ఈ ప్రాజెక్ట్ లో కొన్ని LED లు మరియు ఒక సాధారణ డెస్క్‌టాప్ కంప్యూటర్ మాత్రమే అవసరం కావడంతో, ఖర్చు తక్కువగా ఉంటాయి. పైగా, ఇది సెకను లోపు ఈ సాంకేతికతను అమలు చేయగలదు.
ఈ పద్ధతి ప్రస్తుతం ఉన్న విమానాల ల్యాండింగ్ పద్ధతుల కంటే (ప్రతిబింబించే రేడియో తరంగాలపై మాత్రమే ఆధారపడటం) మెరుగైనది, ఏందుకంటే ఈ పద్ధతి బీకాన్‌ల యొక్క మంచి వీక్షణను పైలట్‌కు అందిస్తుంది కాబట్టి.
రైలు, సముద్రం మరియు రహదారి రవాణాలో, పొగమంచుతో కమ్ముకుని ఉన్న దారిలో అడ్డంకులను బహిర్గతం చేయడంలో ఈ సాంకేతిక పద్ధతి సహాయపడుతుంది. అంతే కాకుండా, మరిన్ని పరిశోధనల తో, ఈ సాంకేతిక పద్ధతి ఇతర నిజ జీవిత పరిస్థితుల్లో కూడా ప్రభావాన్ని ప్రదర్శించగలవు. ఉదాహరణకు, లైట్‌హౌస్ బీకాన్‌లను సులువుగా గుర్తించడం.
ముఖ్యమైన అవకాశాల దృష్ట్యా, ఈ సాంకేతిక పద్ధతి కదిలే మూలాలకు వర్తిస్తుందా లేదా అనే దానిపై బృందం ప్రస్తుతం పరిశోధిస్తుంది.
సంపాదకుని గమనిక: ఈ కథనం లో చిన్న లోపాలు సవరించబడినాయి