Segnale WiFi utilizzato per vedere attraverso i muri e disegnare oggetti

I ricercatori del laboratorio diretto dalla professoressa Yasamin Mostofi, presso l’Università della California Santa Barbara, hanno proposto una nuova soluzione che consente la creazione di immagini di alta qualità di oggetti statici utilizzando solo segnali WiFi. La metodologia utilizzata si basa sulla teoria geometrica della diffrazione e sui coni di Keller per tracciare i contorni degli oggetti. La tecnica messa a punto in ambito accademico, ha per la prima volta permesso di riconoscere con chiarezza oggetti disposti oltre i muri e di leggere le parole dell’alfabeto.

Teoria geometrica della diffrazione e coni di Keller

La teoria geometrica della diffrazione e i coni di Keller sono concetti fondamentali nell’ambito dell’ottica e dell’analisi delle onde, utilizzati per comprendere come queste ultime si comportano quando incontrano ostacoli o aperture in un dato ambiente.

L’idea di base è che le onde possono essere considerate come raggi che si propagano direttamente da una sorgente e che si riflettono a partire da una superficie. Quando le dimensioni degli oggetti in gioco sono significativamente più grandi delle onde stesse, la teoria geometrica della diffrazione riesce a descrivere bene il fenomeno.

I coni di Keller sono rappresentazioni grafiche utilizzate per illustrare come le onde si propagano quando incontrano un bordo o un ostacolo. Quando un’onda incide su un punto di bordo o un ostacolo, si generano dei raggi che si diffondono in diverse direzioni. Questi raggi seguono una traiettoria a forma di cono che risulta utile per comprendere la struttura di ciascun oggetto; possono inoltre essere utilizzati per calcolare l’ampiezza e la fase delle onde in punti specifici dopo la diffrazione.

Photo Credit: Courtesy Mostofi Lab

Riprodurre l’ambiente circostante, anche attraverso le pareti, usando il segnale WiFi

Mostofi e il suo team hanno usato teoria geometrica della diffrazione e coni di Keller proprio per tracciare i contorni degli oggetti e creare immagini dettagliate utilizzando esclusivamente segnali WiFi. L’approccio si basa quindi sullo studio di come le onde radio si propagano e si riflettono quando incontrano gli oggetti, consentendo di ottenere immagini di oggetti statici attraverso pareti od ostacoli.

Una volta trovati i punti di bordo, le informazioni vengono propagate agli altri punti utilizzando la teoria bayesiana delle probabilità. Si tratta di uno schema utilizzato in vari campi, tra cui l’elaborazione delle immagini, l’apprendimento automatico, l’intelligenza artificiale e altre aree in cui è necessario gestire l’incertezza e aggiornare le informazioni in modo coerente.

Questo passaggio può migliorare ulteriormente l’immagine, in quanto alcuni dei bordi potrebbero trovarsi in una regione cieca o essere sovrastati da altri bordi più vicini ai trasmettitori wireless. Una volta creata un’immagine, è possibile ulteriormente migliorarla utilizzando appositi strumenti di elaborazione e ottimizzazione.

Gli esperti dell’università di Santa Barbara hanno dimostrato come il segnale WiFi possa aiutare a riconoscere le lettere dell’alfabeto, anche attraverso i muri, dimostrando la capacità di catturare dettagli precedentemente ritenuti impossibili da cogliere.

I passaggi svolti da Mostofi e dai suoi collaboratori sono riassunti in questo video pubblicato su YouTube.

Credit immagine in apertura: iStock.com/Iaremenko