Sistemul LIDAR cu un singur foton imagini obiecte 3D sub apă – Physics World

Un nou sistem LIDAR poate imaginea obiecte în trei dimensiuni sub apă folosind o matrice de detectoare cu un singur foton. Dezvoltată de cercetătorii de la Universitatea Herriot-Watt din Marea Britanie, tehnologia ar putea fi utilă pentru aplicații precum inspectarea, monitorizarea și supravegherea obiectelor subacvatice, inginerie off-shore și chiar arheologie.

„Din cunoștințele noastre, acesta este primul prototip al unui sistem de imagistică complet scufundat bazat pe tehnologii de detectare cuantică”, spune liderul echipei. Aurora Maccarone. În timp ce echipa a demonstrat anterior imagistica folosind tehnici de detectare a unui singur foton care ar putea pătrunde în medii subacvatice tulburi sau foarte atenuante, cea mai recentă lucrare merge mai departe, demonstrând că sistemul poate funcționa într-adevăr în timp ce este complet scufundat într-un rezervor mare de testare. Cercetătorii au îmbunătățit, de asemenea, hardware-ul și software-ul folosit pentru a reconstrui imaginile 3D, permițându-le să realizeze imagini în timp real.

Imagini 3D în ape foarte tulburi

Conceptul operațional al senzorului este destul de simplu, explică Maccarone. În primul rând, o sursă laser verde cu pulsații iluminează scena de interes. Obiectele din scenă reflectă această iluminare pulsată, iar o serie ultra-sensibilă de detectoare cu un singur foton preia lumina reflectată. „Măsurând timpul de întoarcere al luminii reflectate, distanța până la țintă poate fi măsurată cu precizie, ceea ce ne permite să construim profilul 3D al țintei”, spune Maccarone. „De obicei, măsurarea timpului este efectuată cu o rezoluție de timp în picosecunde, ceea ce înseamnă că putem rezolva detalii la scară milimetrică ale țintelor din scenă.”

În mod crucial, tehnica le permite cercetătorilor să facă distincția între fotonii reflectați de țintă și cei reflectați de particulele din apă. „Acest lucru îl face deosebit de potrivit pentru imagini 3D în ape foarte tulburi, în care împrăștierea optică poate distruge contrastul și rezoluția imaginii”, adaugă Maccarone.

Cercetătorii și-au testat sistemul într-un rezervor de apă de 4 mx 3 mx 2 m. Adăugând în apă cantități diferite de agent de împrăștiere, aceștia au reușit să imite diferitele niveluri de împrăștiere a luminii prezente în mediile naturale subacvatice. Deoarece matricea optică produce multe sute de evenimente de detectare pe secundă, cercetătorii au folosit algoritmi special dezvoltați pentru imagistica în condiții de difuzie ridicată a luminii pentru a analiza datele.

Gama de aplicații pentru LIDAR subacvatic este extrem de largă, spune Maccarone. O posibilă utilizare ar putea fi inspectarea cablurilor subacvatice sau a porțiunii scufundate a turbinelor. Alte opțiuni includ monitorizarea și examinarea siturilor și aplicațiilor arheologice din sectorul de securitate și apărare.

Trucurile învățate din imagistica ochilor permit LiDAR cu rată video

Principala provocare acum, adaugă Maccarone, este de a micșora fiecare componentă a sistemului și, astfel, de a reduce dimensiunile sale generale la ceva care ar putea încăpea într-un vehicul subacvatic. „Colaborăm cu industria pentru a găsi o soluție potrivită pentru a face acest lucru posibil fără a compromite performanța sistemului”, spune ea.

Cercetătorii își raportează munca în Optica Express.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• Mintând viitorul cu Adryenn Ashley. Accesați Aici.
• Cumpărați și vindeți acțiuni în companii PRE-IPO cu PREIPO®. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/single-photon-lidar-system-images-3d-objects-underwater/