Immagini 3D senza obiettivo: la fotocamera che vede con il nastro adesivo

Si può catturare un'immagine tridimensionale senza usare alcun obiettivo? La risposta, sorprendente, arriva da un progetto amatoriale che sta facendo discutere appassionati di fotografia e di elettronica. Un maker noto con il nome di okooptics è riuscito a ottenere ricostruzioni 3D partendo da scatti realizzati con una fotocamera Raspberry Pi priva di lente, sostituita da un semplice strato di nastro adesivo trasparente applicato direttamente sul sensore.

L'idea di base non è nuova per chi segue il mondo della fotografia computazionale. Già in un progetto precedente, lo stesso autore aveva dimostrato che un sensore coperto da nastro adesivo, usato come diffusore, produce immagini apparentemente inutilizzabili, completamente sfocate. Tuttavia, applicando algoritmi di deconvoluzione — una tecnica matematica che ricostruisce l'immagine originale a partire dalla funzione di diffusione del punto — è possibile recuperare un'immagine reale e leggibile da quello che sembra solo un insieme di macchie luminose.

Il passo successivo è stato quello di estendere il metodo alla terza dimensione. Modificando la ponderazione della point spread function usata per la deconvoluzione, e introducendo un bias direzionale nel processo, si ottiene un effetto simile a quello che si avrebbe spostando leggermente la posizione della fotocamera. In pratica, l'elaborazione rivela una vista da un'angolazione leggermente diversa degli oggetti posti davanti al sensore. Da queste informazioni aggiuntive è possibile estrarre dati di profondità e ricostruire una scena tridimensionale.

Il risultato è tanto affascinante quanto complesso. Come spiega lo stesso autore, estrarre dati 3D da ciò che appare come un nulla sfocato richiede una notevole quantità di calcoli e una buona conoscenza della matematica sottostante. Non si tratta di una tecnica pronta per il grande pubblico, ma di una dimostrazione di principio che mostra come hardware estremamente economico possa essere trasformato in uno strumento di imaging avanzato grazie al software.

Il progetto si inserisce in un filone di ricerca più ampio, che negli ultimi anni ha esplorato le potenzialità della cosiddetta lensless imaging, la fotografia senza lenti. Diversi studi accademici hanno analizzato l'uso di maschere, diffusori e sensori minimali per catturare informazioni visive che tradizionalmente richiedono ottiche complesse e costose. Le applicazioni potenziali spaziano dalla microscopia a basso costo alla sorveglianza, fino alla computer vision per robot e dispositivi indossabili.

Per chi volesse comprendere meglio i dettagli tecnici, l'autore ha pubblicato una spiegazione approfondita del metodo, corredata dai riferimenti alle ricerche che hanno ispirato il lavoro. Il consiglio, per i curiosi, è quello di partire dal progetto precedente, quello dedicato alle fotografie scattate con il nastro adesivo al posto della lente, per poi affrontare la parte tridimensionale. Una lettura impegnativa, ma che offre uno sguardo originale su come creatività e matematica possano ridefinire i confini di ciò che una fotocamera può fare.