Az egyfoton LIDAR rendszer 3D-s tárgyakat készít a víz alatt – Fizika világa

Az új LIDAR rendszer háromdimenziós objektumokat képes leképezni a víz alatt egy egyfoton detektorsor segítségével. A brit Herriot-Watt Egyetem kutatói által kifejlesztett technológia hasznos lehet olyan alkalmazásokban, mint a víz alatti objektumok vizsgálata, megfigyelése és felmérése, off-shore mérnöki munkák és még régészet is.

„Legjobb tudomásunk szerint ez a kvantumészlelési technológiákon alapuló, teljesen víz alá süllyesztett képalkotó rendszer első prototípusa” – mondja a csoport vezetője. Aurora Maccarone. Míg a csapat korábban már bemutatta a képalkotást olyan egyfotonos detektálási technikákkal, amelyek képesek behatolni a zavaros vagy erősen csillapító víz alatti környezetbe, a legújabb munka egy lépéssel tovább megy, és bebizonyítja, hogy a rendszer valóban képes működni, amikor teljesen elmerül egy nagy teszttartályban. A kutatók továbbfejlesztették a 3D-s képek rekonstruálásához használt hardvert és szoftvert is, lehetővé téve számukra a képalkotás valós idejű végrehajtását.

3D képalkotás erősen zavaros vizekben

Az érzékelő működési koncepciója meglehetősen egyszerű, magyarázza Maccarone. Először egy zöld impulzusos lézerforrás világítja meg az érdekes helyszínt. A jelenetben lévő objektumok ezt a pulzáló megvilágítást tükrözik, és az egyfoton detektorok ultra-érzékeny sora érzékeli a visszavert fényt. „A visszavert fény visszatérési idejének mérésével pontosan mérhető a célpont távolsága, ami lehetővé teszi a célpont 3D-s profiljának felépítését” – mondja Maccarone. "Az időmérés általában pikoszekundumos időzítési felbontással történik, ami azt jelenti, hogy a jelenetben lévő célpontok milliméteres léptékű részleteit tudjuk feloldani."

Lényeges, hogy a technika lehetővé teszi a kutatók számára, hogy különbséget tegyenek a célpont által visszavert fotonok és a vízben lévő részecskék által visszavert fotonok között. „Ez különösen alkalmassá teszi a 3D képalkotáshoz erősen zavaros vizekben, ahol az optikai szórás tönkreteheti a kép kontrasztját és felbontását” – teszi hozzá Maccarone.

A kutatók egy 4 mx 3 mx 2 m méretű víztartályban tesztelték rendszerüket. Változó mennyiségű szóróanyagot adva a vízhez, képesek voltak utánozni a természetes víz alatti környezetben előforduló különböző fényszórási szinteket. Mivel az optikai tömb sok száz észlelési eseményt produkál másodpercenként, a kutatók kifejezetten erős fényszórásos körülmények között történő képalkotásra kifejlesztett algoritmusokat használtak az adatok elemzéséhez.

A víz alatti LIDAR alkalmazási köre rendkívül széles, mondja Maccarone. Az egyik lehetséges felhasználási terület a víz alatti kábelek vagy a turbinák víz alatti részének vizsgálata. Az egyéb lehetőségek közé tartozik a régészeti lelőhelyek, valamint a biztonsági és védelmi szektorbeli alkalmazások megfigyelése és felmérése.

A szemfényképezésből tanult trükkök lehetővé teszik a LiDAR videósebességet

Maccarone hozzáteszi, hogy a mostani fő kihívás az, hogy a rendszer minden egyes alkatrészét össze kell zsugorítani, és így olyan méretre csökkenteni, ami elfér egy víz alatti járműben. „Együttműködünk az iparral, hogy megfelelő megoldást találjunk arra, hogy ez lehetővé váljon anélkül, hogy a rendszer teljesítményét veszélyeztetnénk” – mondja.

A kutatók munkájukról számolnak be Optika Express.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoAiStream. Web3 adatintelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• A jövő pénzverése – Adryenn Ashley. Hozzáférés itt.
• Részvények vásárlása és eladása PRE-IPO társaságokban a PREIPO® segítségével. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/single-photon-lidar-system-images-3d-objects-underwater/