Однофотонная система LIDAR отображает трехмерные объекты под водой

Новая система LIDAR может отображать объекты в трех измерениях под водой с помощью массива однофотонных детекторов. Эта технология, разработанная исследователями из Университета Херриота-Ватта в Великобритании, может пригодиться для таких приложений, как осмотр, мониторинг и обследование подводных объектов, морская инженерия и даже археология.

«Насколько нам известно, это первый прототип полностью погруженной системы визуализации, основанной на технологиях квантового обнаружения», — говорит руководитель группы. Аврора Маккароне. В то время как команда ранее продемонстрировала визуализацию с использованием методов обнаружения одиночных фотонов, которые могут проникать в мутную или сильно ослабляющую подводную среду, последняя работа идет еще дальше, доказывая, что система действительно может функционировать, полностью погруженная в большой испытательный резервуар. Исследователи также улучшили аппаратное и программное обеспечение, используемое для реконструкции 3D-изображений, что позволило им выполнять визуализацию в режиме реального времени.

Трехмерное изображение в сильно мутной воде

Принцип работы датчика довольно прост, объясняет Маккароне. Во-первых, зеленый импульсный лазерный источник освещает интересующую сцену. Объекты на сцене отражают это импульсное освещение, а сверхчувствительный массив однофотонных детекторов улавливает отраженный свет. «Измеряя время возврата отраженного света, можно точно измерить расстояние до цели, что позволяет нам построить трехмерный профиль цели», — говорит Маккароне. «Обычно измерение времени выполняется с пикосекундным временным разрешением, что означает, что мы можем различать детали целей в миллиметровом масштабе на сцене».

Важно отметить, что этот метод позволяет исследователям различать фотоны, отраженные целью, и фотоны, отраженные частицами в воде. «Это делает его особенно подходящим для 3D-визуализации в сильно мутных водах, в которых оптическое рассеяние может ухудшить контрастность и разрешение изображения», — добавляет Маккароне.

Исследователи протестировали свою систему в резервуаре для воды размером 4 м x 3 м x 2 м. Добавляя в воду различное количество рассеивающего агента, они смогли имитировать различные уровни светорассеяния, присутствующие в естественной подводной среде. Поскольку оптическая матрица производит многие сотни событий обнаружения в секунду, исследователи использовали алгоритмы, специально разработанные для визуализации в условиях сильного рассеяния света, для анализа данных.

Спектр применения подводного лидара чрезвычайно широк, говорит Маккароне. Одним из возможных применений может быть проверка подводных кабелей или подводной части турбин. Другие варианты включают мониторинг и обследование археологических памятников и приложений в секторе безопасности и обороны.

Уловки, извлеченные из визуализации глаз, позволяют использовать LiDAR со скоростью видео

Основная задача сейчас, добавляет Маккароне, состоит в том, чтобы уменьшить каждый компонент в системе и, таким образом, уменьшить ее габаритные размеры до уровня, который мог бы поместиться в подводном аппарате. «Мы сотрудничаем с промышленностью, чтобы найти подходящее решение, чтобы сделать это возможным без ущерба для производительности системы», — говорит она.

Исследователи сообщают о своей работе в Оптика Экспресс.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• ПлатонАйСтрим. Анализ данных Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• Чеканка будущего с Эдриенн Эшли. Доступ здесь.
• Покупайте и продавайте акции компаний PREIPO® с помощью PREIPO®. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/single-photon-lidar-system-images-3d-objects-underwater/