Η τρισδιάστατη απεικόνιση μεγάλων αποστάσεων έχει φτάσει σε ένα χιλιόμετρο

Οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα σύστημα κάμερας που λειτουργεί με λέιζερ που καταγράφει τρισδιάστατες εικόνες αντικειμένων υψηλής ανάλυσης, από απόσταση έως και ένα χιλιόμετρο (3 πόδια).

Η διαδικασία ονομάζεται απεικόνιση βάθους Time-of-Flight (ToF), με βάση το χρόνο που χρειάζεται για το φως που εκπέμπεται από ένα λέιζερ να επιστρέψει στην πηγή του, αφού αναπηδήσει από το φωτογραφημένο αντικείμενο.

Οι ερευνητές δοκίμασαν την κάμερα στον εαυτό τους, από απόσταση 910 μέτρων. Το μεγάλο μήκος κύματος του λέιζερ το καθιστά ασφαλές για τα μάτια.

Μέχρι τώρα, η εμβέλεια τρισδιάστατης απεικόνισης μεγάλων αποστάσεων ήταν πολύ περιορισμένη

Η τεχνολογία που εφαρμόζεται εδώ είναι παρόμοια με το ραντάρ, αλλά χρησιμοποιεί το φως, αντί των μικροκυμάτων. Για τη χαρτογράφηση αντικειμένων ή σκηνών σε 3D, οι επιστήμονες προβάλλουν μια δέσμη λέιζερ και μετρούν πόσο καιρό χρειάζεται για να επιστρέψει το φως.

Γίνεται ήδη απεικόνιση βάθους ToF εφαρμόζεται σε συστήματα μηχανικής όρασης και πλοήγησης για αυτόνομα οχήματα.

Μέχρι τώρα όμως, η γκάμα που κάλυπτε ήταν σχετικά μικρή. Επίσης, οι συσκευές ToF είχαν πρόβλημα με πολλές επιφάνειες που δεν αντανακλούν σωστά το υπέρυθρο φως.

Επιστήμονες από το Εδιμβούργο της Σκωτίας ασχολήθηκαν πρόσφατα με αυτές τις ελλείψεις και ανέφεραν τα αποτελέσματά τους στο διεθνές περιοδικό της Optical Society, Optics Express.

Ακρίβεια κλίμακας χιλιοστών σε μεγάλες αποστάσεις

Με επικεφαλής τον Gerald Buller, καθηγητή στο Πανεπιστήμιο Heriot-Watt στο Εδιμβούργο, μια ομάδα ερευνητών κατάφερε να καταγράψει λεπτομερείς τρισδιάστατες εικόνες υψηλής ανάλυσης αντικειμένων, από απόσταση έως και ένα χιλιόμετρο.

Το σύστημα κάμερας τους σαρώνει γρήγορα ακτίνες λέιζερ χαμηλής ισχύος, σε μεγάλες αποστάσεις. Στη συνέχεια συλλαμβάνει το φως που επιστρέφει και σχεδιάζει το χρόνο μετ' επιστροφής κάθε φωτονίου σε μια μήτρα, pixel-pixel.

Σε αντίθεση με παλαιότερες μηχανές απεικόνισης βάθους, αυτό χρησιμοποιεί μεγαλύτερα μήκη κύματος λέιζερ (περίπου 1560 νανόμετρα), το οποίο ενεργοποιήστε την εγγραφή μεγαλύτερου εύρους υφών, όπως είδη ένδυσης.

Αυτά τα μεγαλύτερα μήκη κύματος, άνω των 1550 νανομέτρων, έχουν καλύτερη εξασθένηση της ατμόσφαιρας, πράγμα που σημαίνει ότι ταξιδεύουν γρηγορότερα και το σήμα τους είναι πιο εύκολο να εντοπιστεί, ξεχωρίζοντας από το επίπεδο του ηλιακού θορύβου. Και οι δύο αυτοί παράγοντες συμβάλλουν στην αυξημένη εμβέλεια έως και ενός χιλιομέτρου.

Μια άλλη θετική πτυχή αυτού του μήκους κύματος είναι ότι είναι ασφαλές για τα μάτια, εάν χρησιμοποιείται σε χαμηλή ισχύ.

Παρόλο που μπορεί να διακρίνει ρούχα, η κάμερα δεν μπορεί ακόμη να επεξεργαστεί ανθρώπινα πρόσωπα, λόγω του γεγονότος ότι το δέρμα απορροφά εύκολα το φως. Ωστόσο, τα ανακλαστικά χαρακτηριστικά του δέρματος βελτιώνονται όταν ιδρώνεται.

Εκτός από την ενδεχόμενη αναγνώριση προσώπου, το σύστημα κάμερας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για πλοήγηση σε δύσκολες συνθήκες ορατότητας ή, όπως προτείνει ο Gerald Buller, για σάρωση της υγείας της βλάστησης από αεροπλάνα, εκτίμηση των πιθανών κινδύνων, με τη μέτρηση των γεωλογικών αλλαγών ή τη βελτίωση της χαρτογράφησης των ωκεανών.