Disertantes FOCAL 2019

En esta presentación mostraremos como las técnicas de speckle y vortices ópticos pueden ser utilizadas para caracterizar procesos dinámicos en diversas aplicaciones, haciendo especial énfasis en aquellas aplicaciones de interés en ciencias de la salud.

Cuando un haz coherente proveniente de un láser ilumina un objeto, éste adquiere una apariencia granular particular por lo cual es conocido como "speckle láser". Si la superficie de los objetos no permanece rígida, sino que presenta algún tipo de movimiento local, entonces el diagrama de speckle observado evolucionará en el tiempo. El fenómeno es conocido como speckle dinámico y es característico de las muestras biológicas cuando son iluminadas por un láser, aunque también puede observarse en imágenes ecográficas. En la mayor parte de los casos, la actividad no es uniforme a lo largo de su superficie, por ejemplo, frutas, superficies pintadas en proceso de secado, muestran diferencias locales debidas a inhomogeneidades o condiciones ambientales. En los últimos años hemos trabajado en el análisis de regiones con diferente actividad.

Por otra parte, en un patrón de speckle, aparecen vórtices ópticos o singularidades que son puntos donde la intensidad es cero y donde la fase no está definida. Los fenómenos ondulatorios, tales como la luz y los ultrasonidos exhiben speckles y vórtices. Los vórtices que se encuentran en las imágenes ecográficas no es posible detectarlas cuando se almacena un patrón de intensidad. Sin embargo, es posible a partir de distribuciones de intensidad obtener pseudofases que se comporta de manera análogo al campo óptico con amplitud y fase.

Los vórtices son idealmente indefinidamente pequeños y permiten una medida muy precisa de desplazamientos y deformaciones. Se debe notar que las técnicas que involucran vórtices permiten medidas más precisas que aquellas que involucran speckle. Una vez ubicados los vórtices, ellos poseen un conjunto de propiedades en el campo que los rodea que permiten caracterizarlos. En todas las aplicaciones la localización exacta de los vórtices es crucial dado que estos son utilizados como puntos de referencia o marcadores. Si se registran imágenes de un objeto iluminado antes y después de una modificación, el seguimiento de los vórtices, permiten obtener el desplazamiento local y, utilizándolos de a pares, su deformación local o “strain”.

En el campo de las aplicaciones, los vórtices han permitido la detección de desplazamientos con precisiones nanométricas y rotaciones del orden de miliradianes. Las técnicas mencionadas son utilizadas para la determinación de deformaciones generadas por el movimiento del septum basal durante el ciclo cardíaco en ecografías de corazón. Los resultados de deformación obtenidos con la técnica de vórtices los comparamos con los de la técnica “speckle tracking” que es habitualmente utilizadas en medicina obteniendo resultados comparables.

Ezequiel Pawelko ingeniero, investigador, docente, emprendedor, CITEDEF

Nadia Barreiro Dra en Fisica Laboratorio Técnicas espectroscópicas CITEDEF

Un lidar (light detection and ranging) consiste en un radar cuya fuente de emisión es un láser. . Gracias a ello es posible utilizar lidar en múltiples aplicaciones incluyendo: monitoreo de parámetros atmosféricos, topografía, batimetría, control de cosechas y detección de objetos ocultos en zonas arboladas, entre otros. Hace tres años, en CITEDEF, se inició una innovadora línea de investigación dirigida al desarrollo de equipos compactos de alta velocidad . En particular, se desarrolló la aplicación denominada AEROLIDAR basada en la detección de plumas de cenizas volcánicas dispersas en la atmósfera. El estudio e implementación de esta aplicación se debe a que la tecnología LIDAR ha demostrado ser de especial utilidad durante las últimas erupciones volcánicas que afectaron al territorio nacional, 2011-2012 (Puyehue-Cordón Caulle) y 2015 (Calbuco).

Gabriel M. Bilmes es Doctor en Física. Investigador de la Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires. Profesor de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de La Plata. Director del Laboratorio de Ablación Láser, Fotofísica e Imágenes 3D, del Centro de Investigaciones Ópticas (CONICET-CIC-UNLP). Director de la Cátedra Libre Ciencia, Política y Sociedad de la UNLP y de la Revista Ciencia, Tecnología y Política. Miembro del Jurado del Concurso Nacional de Innovaciones INNOVAR

Colabora en temas relativos al procesamiento de imágenes de las futuras cargas útiles de los proyectos SADI, SARE y SARA y en otros temas relativos a proyectos de INVAP, habiendo desarrollado propuestas de solución y metodologías operativas (procedimientos) en aplicaciones relacionadas con imágenes y videos obtenidos por instrumentos aerotransportados desarrollados por INVAP durante los años 2014 y 2015. Continúa desempeñándose como empleado de la empresa INVAP S.E. hasta la fecha actual.

1. Detección nocturna de pesca extranjera ilegal desde un satéilte argentino. Radares y cámaras digitales de alta sensibilidad.

2. Sistema de localización de descargas atmosféricas…¿En qué coordenadas cayó el rayo? ¿Cerca de un aeropuerto? Física, electrónica, software, triangulación topográfica, geodesia, ingenierías combinadas, todo un sistema contrastado con imágenes.

3. ¿Una imagen vale más que mil palabras? Imágenes de desastres ambientales que produjeron mil cien informes técnicos en quince años…aprender de la naturaleza para cuidar a la gente y proteger sus ciudades, sus cultivos y el entorno natural.

4. Instrumentos y sensores , algunas soluciones utilizando herramientas no convencionales.