یک سیستم LiDAR جدید توسعه یافته است که ممکن است از میان مه و دود ببیند تا اشیاء پنهان را آشکار کند و قابلیت‌های سنجش از راه دور بسیار دقیقی را ارائه دهد. این فناوری می‌تواند امنیت، نظارت و سنجش از راه دور را پیشرفت دهد.
این سیستم LiDAR با طراحی منحصر به فرد مبتنی بر فناوری "زمان پرواز تک فوتون" برای به دست آوردن تصاویر سه بعدی با وضوح بالا از اشیاء است.
جالب اینجاست که سیستم جدید می‌تواند به وضوح یک چهره انسانی را به صورت سه بعدی تا نیم مایل دورتر تصویربرداری کند.
آنگوس مک کارتی از دانشگاه هریوت وات در بریتانیا گفت: "این نوع سیستم اندازه گیری می تواند منجر به بهبود سیستم های امنیتی و نظارتی شود که می تواند، به عنوان مثال، تصاویر عمقی دقیقی را از طریق دود یا مه و صحنه های به هم ریخته به دست آورد."
مک کارتی، نویسنده اول این مطالعه، افزود: "همچنین می تواند شناسایی از راه دور اشیاء در محیط های مختلف و نظارت بر حرکت ساختمان ها یا سطوح صخره ای را برای ارزیابی فرونشست یا سایر خطرات احتمالی امکان پذیر کند."
از یک آشکارساز بسیار حساس استفاده می کند
LiDAR یا Light Detection and Ranging، با اندازه گیری زمان لازم برای یک پالس لیزر برای سفر به یک شی و بازگشت، کار می کند. این اندازه گیری زمان پرواز فاصله را نشان می دهد و با اسکن یک منطقه، یک تصویر سه بعدی ایجاد می شود.
این فناوری جدید از یک آشکارساز تک فوتون ابررسانا (SNSPD)، یک آشکارساز فوق العاده حساس که توسط MIT و آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا ساخته شده است، استفاده می کند.
این آشکارساز می تواند فوتون های فردی را ثبت کند و امکان استفاده از لیزرهای کم مصرف و ایمن برای چشم را برای اندازه گیری های سریع و از راه دور فراهم می کند.
مک کارتی توضیح داد: "سیستم ما از یک آشکارساز تک فوتون استفاده می کند که تقریباً دو برابر کارآمدتر از آشکارسازهای مستقر در سیستم های LiDAR مشابه گزارش شده توسط سایر گروه های تحقیقاتی است و دارای وضوح زمان بندی سیستم حداقل 10 برابر بهتر است."
مک کارتی افزود: "این پیشرفت ها به سیستم تصویربرداری اجازه می دهد تا فوتون های پراکنده بیشتری را از هدف جمع آوری کند و به وضوح فضایی بسیار بالاتری دست یابد."
نویدبخش بودن در آزمایشات میدانی را نشان می دهد
این آشکارساز با سایر فناوری ها مانند یک سیستم اسکن تک پیکسلی سفارشی که در طول موج 1550 نانومتر کار می کند، ادغام شد. تجهیزات زمان بندی دقیق نیز گنجانده شده است.
سیستم LiDAR در دانشگاه هریوت وات تحت آزمایش میدانی قرار گرفت. اندازه گیری ها از اشیاء واقع در فواصل 45 متری، 325 متری و یک کیلومتری به دست آمد.
محققان وضوح سیستم را با اسکن یک هدف سه بعدی و گرفتن تصاویر چهره انسان در این فواصل آزمایش کردند.
این سیستم ویژگی ها را تا 1 میلی متر حل کرد - 10 برابر بهبود در وضوح عمق نسبت به تلاش های قبلی. با استفاده از یک لیزر 3.5 میلی وات ایمن برای چشم، آنها یک تصویر سه بعدی از چهره انسان را در این فواصل تنها در 1 میلی ثانیه در هر پیکسل ثبت کردند.
مک کارتی گفت: "وضوح عمق عالی سیستم به این معنی است که برای تصویربرداری از اشیاء در پشت درهم و برهمی، مانند شاخ و برگ یا تور استتار، که سناریویی است که برای یک دوربین دیجیتال دشوار خواهد بود، بسیار مناسب است."
مک کارتی در بیانیه مطبوعاتی خاطرنشان کرد: "به عنوان مثال، می تواند یک شی واقع در چند سانتی متر پشت یک تور استتار را تشخیص دهد، در حالی که سیستم هایی با وضوح ضعیف تر قادر به تشخیص شی نخواهند بود."
در مرحله بعد، این تیم قصد دارد آزمایش سیستم LiDAR را تا 6.2 مایل (10 کیلومتر) افزایش دهد و عملکرد آن را در شرایط مبهم مانند دود و مه بررسی کند.
این یافته ها در مجله Optica منتشر شد.