pueden predecir resultados de los estudiantes, el estudio del estado de Iowa encuentra

Universidad Estatal de Iowa

Reynol Junco revisa el material del curso con los estudiantes en su curso de posgrado en la Universidad Estatal de Iowa. Junco dice que los datos digitales de libros de texto le pueden ayudar a predecir y otros instructores estudiante más outcomes.view

Crédito: Christopher Gannon, Universidad Estatal de Iowa

Ames, Iowa – Los profesores universitarios y los profesores pueden aprender mucho de los capítulos de un libro de texto digital que se asignan a los estudiantes a leer. Reynol Junco, un profesor asociado en la Facultad de Educación de la Universidad Estatal de Iowa, dice que los libros digitales proporcionan análisis en tiempo real para ayudar a los profesores a evaluar cómo los estudiantes están haciendo en la clase.

Junco y colega Candrianna Clem recogieron datos de 236 estudiantes el uso de los libros electrónicos en varias clases en la Universidad de Texas A & M – San Antonio. En promedio, los estudiantes pasaron cerca de 7,5 horas leyendo más de 11 días durante todo el semestre de 16 semanas. Los estudiantes que pasaban más tiempo leyendo el libro de texto obtuvo una calificación más alta en el curso, según el estudio, publicado en la journalInternet y Educación Superior.

La conclusión puede parecer bastante obvia. Pero es el hecho de que los profesores pueden realizar un seguimiento discretamente el tiempo que los estudiantes pasan la lectura que es significativo, dijo. Junco utilizó su propio estilo de clase y la enseñanza como un ejemplo para explicar por qué.

“Si los estudiantes no están leyendo el libro de texto, que no están recibiendo el material importante que ellos necesitan. Mis conferencias sólo se refieren a las ideas generales y luego lo hacemos trabajo práctico en clase “, dijo Junco.” Como instructor, que realmente no tener una idea de cómo los alumnos en una clase hasta que se conviertan en una tarea calificada . Con la analítica a partir de un libro de texto digital que pueda saber de inmediato si los estudiantes están luchando “.

Es posible que algunos estudiantes simplemente no se toman el tiempo para leer el libro de texto. También puede depender de la forma en que el instructor incorpora el libro en la clase. Sin embargo, si hay otras razones por las cuales los estudiantes no están leyendo, tal como el material es demasiado compleja para su nivel de lectura, el instructor puede adaptar el material del curso o tomar otras medidas para ayudar a los estudiantes a tener éxito, dijo Junco. Los investigadores hicieron de control para el tipo de clase y el nivel de dificultad, así como el estilo de enseñanza del instructor.

Mejor indicador de rendimiento académico pasado

Los instructores utilizan generalmente secundaria o universidad de la comunidad promedio de calificaciones de un estudiante para identificar si él o ella puede necesitar ayuda académica. Junco dice GPA es un buen indicador del rendimiento académico, pero también es una medida amplia, estática. Su investigación muestra los datos de los libros de texto digitales es un predictor más fuerte de los resultados en estudiantes de rendimiento académico anterior.

“Ahora tenemos una medida individualizada del progreso de los alumnos va a hacer en clase”, dijo Junco. “Es también una medida del comportamiento. Podemos utilizar estos datos en tiempo real del comportamiento y para tomar decisiones sobre el rendimiento del estudiante, sin aglutinación a los estudiantes en estas categorías de ‘tendrá éxito “o” no tendrá éxito.’ “

Los resultados ponen de relieve un valor que los libros de texto normales no pueden ofrecer, pero la adopción de los libros electrónicos está lejos de ser universal en la educación superior, dijo Junco. El uso de libros digitales a menudo es impulsada por preferencia de los estudiantes, y no todo el mundo es un ventilador. Para el estudio, 307 estudiantes se ofrecieron libros de texto digitales, con la opción de imprimir el material, y 236 utilizan la versión digital exclusivamente.

Los análisis puede informar estilo de enseñanza y hacer hincapié en la importancia de la lectura para los estudiantes. Sin embargo, Junco dice que se necesita más investigación para explorar las recomendaciones específicas para los instructores.

Un chip óptico aún más versátil

Un equipo INRS está generando pares de fotones con estados cuánticos complejos en un chip compatible con los sistemas electrónicos

Institut national de la recherche scientifique – INRS

Las redes de telecomunicaciones lleguen pronto a los límites físicos de la tecnología actual y con el fin de superar el cuello de botella actual, tendrán que aprovechar las propiedades cuánticas de la luz. Roberto Morandotti y su equipo INRS están allanando el camino a esta revolución tecnológica mediante la eliminación de las barreras técnicas de la fotónica cuántica a través del uso de sus chips ópticos. Recientemente se generan directamente pares (ortogonal) de fotones con polarización cruzada sobre un chip, una primera en la óptica cuántica. Polarización ahora será uno de los parámetros controlables para el aprovechamiento de la luz en una serie de aplicaciones. El nuevo dispositivo desarrollado en el INRS ayudará a crear de bajo coste y alto rendimiento, tecnologías de eficiencia energética.

La integración de los componentes ópticos en chips compatibles con los circuitos electrónicos es un requisito clave para futuras redes de telecomunicación. El equipo del Dr. Morandotti está avanzando rápidamente esta poderosa tecnología. Ellos han diseñado recientemente un láser ultrarrápido estable basado en un resonador microring integrado. Ahora están trabajando en maximizar el control de las propiedades de fotones del haz de luz y para aumentar las funciones y aplicaciones de sus innovaciones.

Como se ha mencionado, el uso de la polarización de la luz en este contexto en todo su potencial no ha sido posible hasta ahora. El Dr. Morandotti ha logrado resultados muy prometedores utilizando el efecto óptico no lineal denominado mezcla de cuatro ondas. El dispositivo experimental ideado por el equipo del Dr. Morandotti produce pares de fotones con polarización ortogonal al tiempo que elimina los fotones con frecuencias no deseadas. La amplia variedad de estados cuánticos complejos que puede ser generada por este dispositivo tiene el potencial de ofrecer una gran ventaja para la comunicación óptica y aplicaciones tales como el procesamiento de señales y la espectroscopia.

prestigiosa publicación

Los resultados de esta investigación aparecieron en el revisada por expertos de prestigio journalNature Communicationsand están libremente disponibles. El artículo, titulado “Cross-polarizada generación de fotones de par y bi-cromáticamente bombeado oscilación paramétrica óptica en un chip”, ha sido posible gracias al apoyo financiero de las Ciencias Naturales e Ingeniería de Investigación de Canadá, Centros de Australia y el Consejo de Investigación de Excelencia , Fonds de recherche du Qu & # 233; bec – el programa de becas de investigación individual (acciones Marie Sklodowska-Curie) del séptimo programa marco de la Unión Europea Nature et Technologie, y.

película antimicrobiana para los implantes futuras

INSERM (Instituto Nacional de la Sant & # 233; et de la recherche m & # 233; Dicale)

La implantación de dispositivos médicos que no está exenta de riesgos. infecciones bacterianas o fúngicas pueden ocurrir y fuerte respuesta inmune del cuerpo pueden dar lugar al rechazo del implante. Los investigadores … ver más

Crédito: & copy; Inserm / E.Falett

Este comunicado de prensa está disponible inFrench.

La implantación de dispositivos médicos que no está exenta de riesgos. infecciones bacterianas o fúngicas pueden ocurrir y fuerte respuesta inmune del cuerpo pueden dar lugar al rechazo del implante. Los investigadores de la Unidad 1121 “Biomateriales y bioingeniería” (Inserm / Universidad de Estrasburgo) han tenido éxito en la creación de una biopelícula con antimicrobiana, antifúngica y propiedades anti-inflamatorias. Se puede utilizar para cubrir los implantes de titanio (prótesis ortopédicas, marcapasos …) prevenir o controlar las infecciones post-operatorias. Otros dispositivos médicos de uso frecuente que causan numerosos problemas infecciosos, tales como catéteres, también se pueden beneficiar.

Estos resultados se publican en los Materiales Salud journalAdvanced.

Los dispositivos médicos implantables (prótesis / marcapasos) son una interfaz ideal para los microorganismos, que pueden colonizar fácilmente su superficie. Como tal, la infección bacteriana se puede producir y dar lugar a una reacción inflamatoria. Esto puede hacer que el implante sea rechazada. Estas infecciones son causadas principalmente por bacterias tales como Staphylococcus aureus, originarios en el cuerpo, y Pseudomonas aeruginosa. Estas infecciones también pueden ser hongos o causada por levaduras. El reto presentado por implantación de dispositivos médicos en el cuerpo es la prevención de la ocurrencia de estas infecciones, que conducen a una respuesta inmune que compromete el éxito del implante. Los antibióticos se utilizan actualmente durante la cirugía o para recubrir ciertos implantes. Sin embargo, la aparición de bacterias multirresistentes ahora restringe su eficacia.

Una biopelícula invisible a simple vista …

Es dentro de este contexto que los investigadores de la Unidad “Bioingeniería y Biomateriales” 1121 (Inserm / Universidad de Estrasburgo) con cuatro laboratories1 han desarrollado una biopelícula con propiedades antimicrobianas y antiinflamatorias. Los investigadores han utilizado una combinación de dos sustancias: poliarginina (PAR) y ácido hialurónico (HA), para desarrollar y crear una película invisible para el ojo desnudo (entre 400 y 600 nm de espesor) que está hecho de varias capas. Como arginina se metaboliza por las células inmunes para luchar contra los patógenos, se ha utilizado para comunicarse con el sistema inmune para obtener el efecto anti-inflamatorio deseado. El ácido hialurónico, un componente natural del cuerpo, también fue elegido por su biocompatibilidad y efecto inhibidor sobre el crecimiento bacteriano.

… Con péptidos antimicrobianos embebidos,

La película también es único por el hecho de que incrusta péptidos antimicrobianos naturales, en particular catestatina, para evitar la posible infección alrededor del implante. Esta es una alternativa a los antibióticos que se utilizan actualmente. Además de tener un papel antimicrobiana significativa, estos péptidos no son tóxicos para el cuerpo que se secretan al. Ellos son capaces de matar bacterias mediante la creación de agujeros en su pared celular y la prevención de cualquier contraataque de su lado.

… Sobre una delgada capa de plata,

En este estudio los investigadores muestran que poli (arginina), asociado con el ácido hialurónico, posee actividad microbiana contra Staphylococcus aureus (S. aureus) durante más de 24 horas. “Con el fin de prolongar esta actividad, hemos colocado un precursor recubierto de plata antes de aplicar la película. La plata es un material anti-infeccioso se usa actualmente en los catéteres y aderezos. Esta estrategia nos permite ampliar la actividad antimicrobiana en el largo plazo “, explica Philippe Lavalle, director de investigación en el INSERM.

… Reducir eficazmente la inflamación, prevenir y controlar la infección

Los resultados de numerosos ensayos realizados sobre esta nueva película muestra que reduce la inflamación y previene las infecciones bacterianas y fúngicas más comunes.

Por un lado, los investigadores demuestran, a través del contacto con la sangre humana, que la presencia de la película sobre el implante suprime la activación de marcadores inflamatorios producidos normalmente por las células inmunes en respuesta al implante. Por otra parte, “la película inhibe la proliferación y el crecimiento a largo plazo de las bacterias estafilococos (Staphylococcus aureus), las cepas de levadura (Candida albicans) o los hongos Aspergillus fumigatus () que con frecuencia causan infección relacionada con implantes”, subraya Philippe Lavalle.

Los investigadores concluyen que esta película se puede usar in vivo sobre implantes o dispositivos médicos dentro de unos pocos años para controlar el complejo microambiente que rodea los implantes y para proteger el cuerpo contra la infección.

tiene un impacto perjudicial sobre gen de la enfermedad de Alzheimer

Afecta a los padres y sus hijos, según un nuevo estudio en el diario de la enfermedad de Alzheimer

IOS Press

Missoula, MT 24 de septiembre, el año 2015 – Un nuevo estudio realizado por investigadores de las universidades de Montana, Valle de M & # 233; xico, Boise State, y Carolina del Norte, del Centro de Ciencias de la Atm & # 243; sfera, Universidad Nacional aut & # 243; noma de M & # 233; xico, Instituto Nacional de Pediatr & # 237; a, y el Centro de M & # 233; dico Cozumel acrecienta la preocupación sobre los efectos perjudiciales de la contaminación atmosférica sobre los metabolitos del hipocampo como marcadores tempranos de la neurodegeneración en los jóvenes urbanos que llevan un alelo 4 del gen de la apolipoproteína E (APOE). Esto se asocia con el riesgo de la enfermedad de Alzheimer (AD) y un marcador de susceptibilidad para un mal resultado en la lesión cerebral traumática recuperación (TBI). Estos resultados se publican en el Journal de la enfermedad de Alzheimer.

Ciudad de México los niños y sus padres tienen una exposición de por vida a concentraciones de contaminantes del aire por encima de los actuales estándares de EE.UU., incluyendo las partículas finas (PM 2,5). Metropolitana de la Ciudad de México es un ejemplo de crecimiento urbano extrema y grave contaminación del medio ambiente y millones de niños están expuestos involuntariamente a concentraciones nocivas de PM 2.5 todos los días desde la concepción.

Este estudio se centró en los niños (n: 57, 12.4 y plusmn; 3,4 años) y uno de los padres (n: 48, 37,5 y plusmn; 6.7 años) que comparten el mismo alelo APOE (ya sea alelo 3, 3/3 el genotipo más común, sin factor de riesgo Alzheimer o alelo 4, 3/4 o 4/4 asociado con el riesgo de AD, el aumento de los niveles de colesterol, triglicéridos y lipoproteínas de baja densidad junto con el desarrollo de la enfermedad cardíaca coronaria y la aterosclerosis). Los investigadores se centraron en el hipocampo, una estructura clave involucrada en la función cognitiva superior, en particular los procesos de la memoria, y ciertos comportamientos afectivos. Tres principales metabolitos cerebrales en el hipocampo se midieron en cada par hijo / padre usando espectroscopia de resonancia magnética de protones. La relación NAA / Cr hipocampo derecho, un reflejo de la densidad neuronal y la integridad funcional, se redujo significativamente en la Ciudad de México APOE & # 949; 4 niños en comparación con los niños expuestos a bajos niveles de contaminación. El hipocampo izquierdo relación NAA / Cr de la Ciudad de México APOE & # 949; 4 padres fue significativamente diferente al de sus hijos, con los valores más bajos de los padres.

Una disminución del hipocampo robusta de N-acetil aspartato (NAA) / creatina (Cr), clave para un rendimiento óptimo del hipocampo, afecta significativamente APOE & # 949; 4 niños y sus padres.

Los investigadores están muy preocupados por la corta edad de los niños con evidencia de un marcador espectral de la neurodegeneración que se ve a menudo en los adultos con deterioro cognitivo leve, en los enfermos de Alzheimer y en modelos de ratón de la enfermedad de Alzheimer.

niños de la Ciudad México, adolescentes y adultos jóvenes han demostrado un marcador clave de la EA: tau fosforilada lo largo significativa en el cerebro y la neuroinflamación intratecal, las respuestas inmunes disregulados, ruptura de epitelio y las barreras endoteliales, daños a la unidad neurovascular, y la acumulación cerebral de los metales asociados con combustión. Por otra parte, estos niños aparentemente saludables tienen déficit olfato, la desregulación de la alimentación de las hormonas reguladoras, las deficiencias en la atención y la memoria a corto plazo, y las puntuaciones inferiores a la media en verbal y el CI de escala completa en comparación con los niños bajos de contaminación del aire.

“APOE & # 949; 4, pueden jugando un papel en la respuesta de los niños de la Ciudad de México para sus exposiciones a la contaminación del aire acumulativos. De importancia para los temas de salud y educativos, perjudiciales respuestas del hipocampo de los niños Ciudad de México tendrán probablemente un impacto negativo en el rendimiento académico y el desarrollo social “, dijo la doctora Lilian Calderón-Garcidue?como. “Los efectos de la pobreza, la violencia urbana y el estrés relacionado con la contaminación del aire en las habilidades cognitivas con discapacidad también son muy importantes para el desarrollo del cerebro y no pueden ser ignorados.”

“Estos resultados se suman a los datos que sugieren APOE & # 949 cada vez mayor; 4 aerolíneas podrían tener un mayor riesgo de desarrollar enfermedad de Alzheimer precoz, dado que residen en un entorno urbano contaminado, y por desgracia, esta afirmación se aplica a las personas en todo el mundo con alta exposición a los contaminantes del aire independientemente de su origen étnico “, agregó el Dr. Calder & # 243; n-Garcidue?como. Los efectos combinados de residencia en una ciudad altamente contaminada, la mala alimentación, el estrés urbano, más baja del cerebro y las reservas cognitivas, y APOE & # 949; 4 podrían dar lugar a una aceleración de los cambios neurodegenerativos.

La contaminación del aire es un problema grave de salud pública y las exposiciones a concentraciones de contaminantes del aire en o por encima de los estándares actuales se ha relacionado con la neuroinflamación y la neurodegeneración. Sólo en los EE.UU., 200 millones de personas viven en zonas donde los contaminantes como el ozono y las partículas finas exceden las normas. . Jung et al, 2015 encontró un riesgo 138% de aumento de la EA por aumento de 4,34 & # 956; g / m3 en PM 2.5 que sugiere la exposición a largo plazo a las PM 2,5, así como la capa de ozono por encima de las actuales normas de la EPA están asociados con un mayor riesgo de la enfermedad de Alzheimer.

Existe una urgente necesidad de un enfoque más amplio sobre APOE & # 949; 4 y la contaminación del aire que afectan a las interacciones cerebro de los niños y de sus respuestas, que podrían abrir nuevas vías para la prevención de la enfermedad de Alzheimer. Los autores concluyeron: “Tenemos una ventana de 50 años de oportunidades entre el tiempo que los niños urbanos experimentan los efectos perjudiciales que estamos describiendo aquí y cuando van a presentar con deterioro cognitivo leve y demencia. APOE & # 949; 4, el factor de riesgo genético más frecuente para la EA, ha sido poco estudiado en niños y adolescentes. Nuestros esfuerzos deben estar dirigidos a identificar y mitigar los factores ambientales que influyen en la enfermedad de Alzheimer y para neuroprotect niños con alto riesgo. Desafortunadamente, hasta la fecha no ha habido poco apoyo para el estudio de los efectos perjudiciales de la contaminación del aire en el cerebro pediátrico “.

IU psicólogo lleva $ 700.000 subsidio de la NSF para crear máquinas que piensan como niños pequeños

500 horas de vídeo, 54 millones de imágenes de más de 100 niños para informar modelo de máquina de reconocimiento visual de la infancia y el aprendizaje de idiomas

Universidad de Indiana

imágenes de coches de juguete desde el punto de vista de un niño fueron capturados utilizando technology.view montado en la cabeza más

Crédito: Sven Bambach

Bloomington, Ind. – Linda Smith, un experto reconocido internacionalmente en la cognición humana en la Universidad de Indiana, y profesor IU Chen Yu, en colaboración con investigadores de la visión equipo de Georgia Tech, han recibido $ 700,000 de la Fundación Nacional de Ciencia para dirigir la nueva investigación que se podría fortalecer la comprensión de cómo los niños aprenden a reconocer las categorías discretas de objetos.

Los miembros de la IU Bloomington Colegio de Artes y Departamento de Ciencias Psicológicas y Ciencias Cerebrales ‘, Smith y Yu dijo que se espera que el trabajo para ayudar en la creación de máquinas que pueden aprender a reconocer visualmente los objetos con la misma facilidad que los niños. También podría conducir a una nueva, más sofisticada tecnología de reconocimiento de objetos digitales.

El equipo de UI reclutará a más de 100 familias para recopilar datos de imagen de primera persona de bebés y niños pequeños en sus propios hogares utilizando la tecnología de seguimiento ocular y, GoPro-como, minicámaras extremadamente ligeros montados en la cabeza. El equipo de Georgia Tech utilizará entonces las imágenes para diseñar modelos de aprendizaje automático que imitan la capacidad de los niños para reconocer objetos.

“El estudio aborda una necesidad crítica para comprender mejor el lado visual de aprendizaje nombre de objeto”, dijo Smith, un distinguido profesor y catedrático de Ciencias de la Psicología y el cerebro de la canciller. “Al salir de los laboratorios de pruebas de todo el país sugiere que los niños que son lentos los alumnos de palabras también son más lentos, o más débil, en sus habilidades de reconocimiento de objetos visuales. Podría ser que el aprendizaje de los nombres de objetos enseña el reconocimiento de objetos visuales o que los límites de reconocimiento de objetos visuales pobres o en desarrollo lento aprendizaje de palabras temprano.

“De cualquier manera, el reconocimiento de objetos visuales está íntimamente conectado con el proceso de aprendizaje de idiomas temprano.”

Las familias participantes provienen de Monroe County, Indiana. Los médicos van a colocar cámaras de cabeza en sus hijos durante seis horas en un día o varias veces durante una semana para capturar momento a momento, “alta densidad” información de movimiento de los ojos, ya que interactúan y jugar – un total de 54 millones de imágenes y 500 horas de vídeo de la cámara de cabeza.

“Los datos visuales y secuencias de estos dispositivos se someterán a una rigurosa minería de datos y el análisis cuantitativo mediante la visión por ordenador y técnicas de aprendizaje automático, que en última instancia podría avanzar en la forma en que los investigadores estudian el aprendizaje en los bebés y niños pequeños”, dijo Yu.

“Nuestro sistema de fácil uso ha sido diseñado para satisfacer las necesidades de los padres y niños pequeños”, agregó Smith. “Nuestro objetivo será reunir escenas cotidianas del niño-perspectiva sin influenciar – por nuestras propias expectativas o expectativas de los padres – las escenas grabadas.”

IU investigadores darán seguimiento con las familias participantes después de un año para registrar la progresión de la lengua en los niños, permitiendo que el equipo para conectar los nuevos datos a la información visual de la parte inicial del estudio.

La formación de las habilidades de reconocimiento de objetos se ha mantenido un notorio “puzzle sin resolver” en psicología, dijo Smith, señalando que la mayor investigación y la tecnología del reconocimiento de objetos se basa en la suposición de que los seres humanos adquieren estas habilidades a través de la acumulación de numerosos ejemplos de un solo objeto.

trabajos preliminares Smith y de Yu, sin embargo, sugiere un escenario muy diferente: que numerosos puntos de vista, incluyendo los parciales y limitados, de un solo objeto principal para el desarrollo de las habilidades de reconocimiento de objetos visuales. Así que además de conteo de casos de exposición a diferentes categorías de objetos – coches, vasos, sillas o patos, por ejemplo – IU investigadores registrarán los niños pequeños a medida que encuentran objetos similares en diferentes formas – un pato de juguete, en forma de un plato de jabón como un pato, un dispensador de caramelos con forma de pato -, así como las interacciones extensas con un único objeto.

“La clave de este estudio es capturar egocéntricos, vista en primera persona del entorno visual natural desde la perspectiva de infantes”, dijo Smith, quien dijo que las técnicas de cámara y de seguimiento ocular son únicos para sus estudios. “Los objetos no son reconocidas con base en el número de instancias del objeto en su entorno, sino más bien los límites de tiempo y lugar, y por el cuerpo, las actividades y las necesidades del niño joven.”

Smith también sirve como el director del Laboratorio de Desarrollo Cognitivo en el Departamento de Ciencias de la Psicología y el cerebro. Yu es director de la Cognición y Computacional laboratorio de aprendizaje en el departamento.

La recepción de la subvención NSF no habría sido posible sin el apoyo de la Oficina de Bloomington de IU Programa de Apoyo a la Investigación de la Facultad de la Provost, dijo Smith.

Ingenieros desbloquear notable visión en 3-D de la tecnología ordinaria cámara digital

La Sociedad Óptica

WASHINGTON – Las cámaras digitales modernas están equipadas con una impresionante gama de funciones – desde el enfoque automático y estabilización de imagen para panorámicas y vídeo de alta definición. Recientemente, un equipo de ingenieros de la Universidad de Duke ha desbloqueado una capacidad de imagen 3D no reconocida previamente de las cámaras modernas simplemente la reutilización de sus componentes existentes.

Esta nueva capacidad se demostró con éxito en un experimento de laboratorio de prueba de concepto utilizando un pequeño espejo deformable superficie reflectante –un que puede dirigir y enfocar la luz. La investigación demuestra cómo la tecnología equivalente en cámaras digitales modernas, los módulos de estabilización de imagen y enfoque, podría ser aprovechada para lograr los mismos resultados sin hardware adicional.

El objetivo del experimento era para extraer información de la profundidad de campo de una imagen de “un solo disparo” – en lugar de las técnicas tradicionales de imagen 3D que requieren múltiples imágenes- sin sufrir algún ventajas en la calidad de imagen. Cuando se integren en las cámaras comerciales y otras tecnologías ópticas, esta técnica de visualización podría mejorar las funciones básicas, como la estabilización de la imagen, y aumentar la velocidad de enfoque automático, lo que mejoraría la calidad de las fotografías.

“Escenas reales son en tres dimensiones y que normalmente son capturados mediante la adopción de varias imágenes enfocadas a diferentes distancias,” dijo Patrick Llull, Duque de imagen y el Programa de Espectroscopía (DISP), la Universidad de Duke. “Una variedad de un solo tiro se acerca para mejorar la velocidad y la calidad de la captura de imágenes en 3D se ha propuesto en las últimas décadas. Cada enfoque, sin embargo, sufre de degradaciones permanentes en la calidad de imagen 2D y / o la complejidad del hardware “.

El equipo de investigación, dirigido por David Brady, profesor de la Duke, fue capaz de superar estos obstáculos, el desarrollo de un sistema adaptativo que puede extraer con precisión los datos 3D, manteniendo la capacidad de capturar imágenes en 2D de una resolución completa sin un cambio de sistema dramática, tales como el cambio de un lente.

Brady y su equipo presentan sus hallazgos inOptica, el alto impacto, de acceso abierto de alto impacto de la revista de la Sociedad Óptica.

Un nuevo camino a la tercera dimensión

Los seres humanos son capaces de ver en tres dimensiones por un proceso conocido como paralaje, en la que la información recibida por cada ojo está ligeramente desplazada con respecto a la otra. El cerebro es capaz de interpretar y procesar estas señales ligeramente divergentes, reconociendo cómo el desplazamiento aparente como se ve por cada ojo se refiere a diferentes distancias. Esto permite que los seres humanos para percibir la profundidad.

imágenes en 3D tradicional se basa prácticamente en el mismo principio en el que las imágenes y escenas se graban con dos lentes ligeramente fuera de juego. Cuando se proyecta o procesados, el aspecto 3D original se restaura. Este proceso de grabación, sin embargo, requiere el doble de datos como una imagen 2D, 3D haciendo que la fotografía y el vídeo más voluminosos, costosos, y muchos datos.

“Queremos lograr los mismos resultados con la gente equipos ya tienen en sus cámaras de mano sin necesidad de modificaciones importantes de hardware”, señaló Llull.

Estabilización para recuperar la información en Profundidad

Las cámaras digitales modernas, especialmente aquellos con capacidades de video, son frecuentemente equipados con módulos que tienen la fluctuación de las grabaciones. Lo hacen mediante la medición de la inercia o el movimiento de la cámara y compensar moviendo rápidamente la lente – hacer varios ajustes por segundo – en el módulo. Este mismo hardware también puede cambiar el proceso de captura de imágenes, la grabación de información adicional acerca de la escena. Con el software y el procesamiento apropiado, esta información adicional puede desbloquear la tercera dimensión oculta de otra manera.

El primer paso, según los investigadores, es permitir a la cámara para grabar información en 3D. Esto se logra mediante la programación de la cámara para realizar tres funciones al mismo tiempo: barrer a través del rango de enfoque con el sensor, recoger la luz durante un período de tiempo determinado en un proceso denominado integración, y activar el módulo de estabilización.

Como se dedica a la estabilización óptica, se tambalea de la lente para mover la imagen con relación a un punto fijo. Esto, junto con un barrido focal del sensor, se integra la información en una sola medición de una manera que conserva los detalles de la imagen mientras que la concesión de cada posición de enfoque una respuesta óptica diferente. Las imágenes que de otro modo habrían sido adquiridos según los diferentes ajustes focales se codifican directamente en esta medición basados ??en donde residen en la profundidad de campo.

Para el papel, los investigadores utilizaron un tiempo de exposición relativamente largo para compensar la puesta a punto de los equipos. Para emular el funcionamiento de una cámara, un divisor de haz era necesario controlar la lente deformable: Este paso adicional sacrificios alrededor de 75 por ciento de la luz recibida. “Cuando se traduce a una cámara totalmente integrada y sin un divisor de haz, esta pérdida de luz no será un problema, y ??los tiempos de exposición mucho más rápido será posible”, señaló Llull.

Luego, los investigadores procesan una sola exposición tomadas con esta cámara y obtener un producto rico en datos conocido como un cubo de datos, que es esencialmente un archivo informático que incluye tanto la imagen 2D todas ellas centradas-así como un elemento adicional conocido un mapa de profundidad. Este mapa de datos de profundidad, en efecto, se describe la posición de enfoque de cada píxel de la imagen. Dado que esta información ya se codifica en la única medición, es posible construir un mapa de profundidad para toda la escena.

El paso final consiste en procesar el mapa de imagen y profundidad con un motor de gráficos 3D comercial, similares a los que hacen las escenas 3D en los videojuegos y las imágenes generadas por ordenador utilizados en las películas de Hollywood. La imagen resultante se puede utilizar para determinar el ajuste focal óptima para la posterior resolución completa disparos 2D, como un algoritmo de enfoque automático hace, pero a partir de una sola imagen. Además, la reorientación sintético se puede usar en las imágenes 3D resultante para mostrar la escena tal como se ve a diferentes profundidades por un humano.

Aunque sólo se realiza en el laboratorio con tecnologías sustitutas, los investigadores creen que las técnicas que empleaban podrían aplicarse a los productos de consumo básico. El resultado sería un proceso de enfoque automático más eficiente, así como la tercera dimensión a la fotografía tradicional.

“Hemos encontrado un nuevo camino para extraer información 3D a partir de un proceso de otro modo 2D. Las ventajas de esto son la doble funcionalidad de captura de imágenes tomográficas y 2D resolución completa con muy pocas modificaciones a los sistemas existentes “, concluyó Llull.