量子激光雷達水下獲取3D圖像
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科技日報北京5月7日電 (記者劉霞)英國科學家首次展示了一種新型激光雷達係統,其使用量子探測技術在水下獲取3Dtuxiang。gaixitongyongyoujigaodelingmindu,jibianzaishuixiajidideguangxiantiaojianxiayenengbuhuoxiangxixinxi,keyongyujianzhashuixiafengdianchangdianlanhewolunjidengshebeideshuixiajiegou,yekeyongyujiancehuokanceshuixiakaoguyizhi,yijiyongyuanquanhefangyudenglingyu。xiangguanyanjiulunwenkanfayu4日出版的《光學快報》雜誌。
在水下實時獲取物體的3D圖(tu)像(xiang)極(ji)具(ju)挑(tiao)戰(zhan)性(xing),因(yin)為(wei)水(shui)中(zhong)的(de)任(ren)何(he)粒(li)子(zi)都(dou)會(hui)散(san)射(she)光(guang)並(bing)使(shi)圖(tu)像(xiang)失(shi)真(zhen)。基(ji)於(yu)量(liang)子(zi)的(de)單(dan)光(guang)子(zi)探(tan)測(ce)技(ji)術(shu)具(ju)有(you)極(ji)高(gao)的(de)穿(chuan)透(tou)力(li),即(ji)使(shi)在(zai)弱(ruo)光(guang)條(tiao)件(jian)下(xia)也(ye)能(neng)工(gong)作(zuo)。在(zai)最(zui)新(xin)研(yan)究(jiu)中(zhong),研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)設(she)計(ji)了(le)一(yi)個(ge)激(ji)光(guang)雷(lei)達(da)係(xi)統(tong),該(gai)係(xi)統(tong)使(shi)用(yong)綠(lv)色(se)脈(mai)衝(chong)激(ji)光(guang)源(yuan)來(lai)照(zhao)亮(liang)目(mu)標(biao)場(chang)景(jing)。反(fan)射(she)的(de)脈(mai)衝(chong)照(zhao)明(ming)由(you)單(dan)光(guang)子(zi)探(tan)測(ce)器(qi)陣(zhen)列(lie)檢(jian)測(ce),這(zhe)一(yi)方(fang)法(fa)使(shi)超(chao)快(kuai)的(de)低(di)光(guang)檢(jian)測(ce)成(cheng)為(wei)可(ke)能(neng),並(bing)在(zai)光(guang)子(zi)匱(kui)乏(fa)的(de)環(huan)境(jing)(如高度衰減的水)中大幅減少測量時間。
激光雷達係統通過測量飛行時間(激光從目標物體反射並返回係統接收器所需的時間)來(lai)創(chuang)建(jian)圖(tu)像(xiang)。通(tong)過(guo)皮(pi)秒(miao)計(ji)時(shi)分(fen)辨(bian)率(lv)測(ce)量(liang)飛(fei)行(xing)時(shi)間(jian),研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)可(ke)以(yi)解(jie)析(xi)目(mu)標(biao)的(de)毫(hao)米(mi)細(xi)節(jie)。最(zui)新(xin)方(fang)法(fa)還(hai)能(neng)區(qu)分(fen)目(mu)標(biao)反(fan)射(she)的(de)光(guang)子(zi)和(he)水(shui)中(zhong)顆(ke)粒(li)反(fan)射(she)的(de)光(guang)子(zi),使(shi)其(qi)特(te)別(bie)適(shi)合(he)在(zai)高(gao)度(du)渾(hun)濁(zhuo)的(de)水(shui)中(zhong)進(jin)行(xing)3D成像。他們還開發了專門用於在高散射條件下成像的算法,並將其與圖形處理單元硬件結合使用。在3種不同濁度水平下的實驗表明,在3米距離的受控高散射場景中,3D成像取得了成功。
量子檢測技術在陸地上的應用,較多見諸報道。其實這種技術在水下的應用,同樣空間廣闊。例如,利用它進行海底地形勘測、水下考古、海底設備檢測等等。不過,將這種技術應用於水下,絕對不意味著將其直接“照搬”。以在海洋中的應用為例,需要考慮海水的腐蝕性、洋流的運動、海底光照條件等多種特殊因素。因此需要使用特殊的耐腐蝕材料,進行特殊的設計,以更加適應水下環境的應用。
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