かつては閉ざされた部屋の中を見ることは、スーパーヒーローだけが持つ能力でした。しかし、スタンフォード大学コンピュテーショナル・イメージング・ラボの研究者たちは、視線外イメージングと呼ばれる技術を発展させ、部屋に入るレーザー光を一点だけ照射するだけで、内部にどのような物体が存在するかを確認できるようにしました。
視線外（NLOS）イメージングは決して新しいアイデアではありません。これは長年にわたり研究室で改良されてきた巧妙な技術で、角を曲がったところまで見通せるカメラや、カメラの視野内にない物体や、一連の障害物に遮られた物体の画像を生成するカメラの開発に役立っています。これまでこの技術は、カメラと遮られた物体の両方の視線内にある床や壁などの平らな表面を利用していました。カメラから発射される一連の光パルス（通常はレーザー）は、これらの表面で反射し、次に隠れた物体で反射して、最終的にカメラのセンサーに戻ります。アルゴリズムは、これらの反射が戻ってくるまでの時間に関する情報を使用し、カメラが捉えられないものの画像を生成します。結果は高解像度ではありませんが、通常、問題の対象物が何であるかを簡単に特定できるほど詳細です。
これは非常に巧妙な技術であり、将来的には自動運転車などのデバイスにとって非常に有用な技術となる可能性があります。自動運転車は、車内の乗客が目にするずっと前に、曲がり角に隠れた潜在的な危険を検知し、安全性と障害物回避を向上させる可能性があります。しかし、現在のNLOS技術には大きな制約があります。隠れた物体からの光の反射を測定できる大きな反射面に依存しているのです。閉ざされた部屋の中を外部から撮影することは、ほぼ不可能です。少なくともこれまではそうでした。
スタンフォード大学コンピュテーショナル・イメージング・ラボの研究者によって開発されたキーホール・イメージング技術は、閉ざされた部屋の内部を見るために必要なのは、レーザー光線を照射できる大きさの小さな穴（鍵穴やのぞき穴など）だけで、部屋の壁に一つの光点を作り出すことから、この名が付けられました。これまでの実験と同様に、レーザー光は壁、室内の物体、そして再び壁に反射し、最終的に無数の光子が穴を通ってカメラへと戻ります。カメラは単一光子アバランシェ光検出器を用いて、光子が戻ってくるタイミングを測定します。
部屋に隠された物体が静止している場合、新しいキーホールイメージング技術では、その物体が何を見ているのかを単純に計算することはできません。しかし、研究者たちは、動く物体とレーザー光パルスを組み合わせることで、長時間の露光時間で十分なデータが生成され、アルゴリズムが物体の姿の画像を作成できることを発見しました。結果の品質は従来のNLOS技術よりもさらに劣りますが、それでも隠された物体のサイズと形状を推測するのに十分な詳細が得られます。木製のマネキンは幽霊のような天使のように見えますが、適切にトレーニングされた画像認識AIと組み合わせることで、部屋に人間（または人型物体）がいたと判断することは非常に現実的であると思われます。
この研究は将来、警察や軍隊が、壁の小さな亀裂や窓や戸口の隙間などを利用して、実際にドアを破って侵入する前に、侵入のリスクを評価できる方法を提供する可能性があります。また、この新技術は、従来のNLOS（見通し外）技術が環境によっては実用的ではない状況において、自律航法システムが隠れた危険を脅威となるずっと前に発見するための新たな技術を提供する可能性もあります。
