Исследователи из Университета Хериот-Уатт и Эдинбургского университета продемонстрировали прототип лидарной системы, использующей технологию квантового обнаружения для получения трехмерных изображений при погружении под воду. Высокая чувствительность системы позволяет делать качественные снимки даже в условиях низкой освещенности.
Инженеры разработали лидарную систему, которая использует зеленый импульсный лазерный источник для освещения области съемки. Отраженное импульсное освещение обнаруживается массивом однофотонных детекторов, что обеспечивает сверхбыстрое обнаружение при слабом освещении и значительно сокращает время измерения в средах со слабым освещением.
Принцип устройства и прототип лидарной системы для подводной съемки. Изображение: Aurora Maccarone et al., Optics Express
Для этого подхода требуются тысячи однофотонных детекторов, каждый из которых генерирует сотни событий в секунду. Это чрезвычайно усложняет получение и обработку данных, необходимых для быстрого восстановления трехмерного изображения, особенно для приложений, работающих в реальном времени. Чтобы решить эту проблему, исследователи разработали алгоритмы для визуализации в условиях сильного рассеяния. Они могут работать на обычных графических процессорах (GPU).
Получение 3D-изображений через океанскую воду — сложная задача. Устройства используют отраженное световое излучение, а любые частицы в воде будут рассеивать свет и искажать снимок. Но обнаружение одиночных фотонов, основанное на квантовой технике, обеспечивает очень высокое проникновение и работает даже в условиях низкой освещенности.
Трехмерное изображение, полученное при тестировании прототипа устройства. Анимация: Aurora Maccarone, Heriot-Watt University
Исследователи протестировали работу системы в резервуаре, в который добавили рассеивающий агент, чтобы сделать воду более мутной. Эксперименты с тремя различными уровнями мутности продемонстрировали успешное получение изображений лидаром на расстоянии до 3 м. Инженеры работают над уменьшением размера системы, чтобы ее можно было интегрировать в подводный аппарат.
