수중 연구를 위해 개발된 양자 라이다

헤리엇-와트 대학(Heriot-Watt University)과 에든버러 대학(University of Edinburgh)의 연구원들이 프로토타입 시연

기술을 이용한 LiDAR 시스템수중 다이빙 중에 3D 이미지를 얻기 위한 양자 탐지. 시스템의 고감도 덕분에 어두운 조명 조건에서도 고품질 사진을 촬영할 수 있습니다.

엔지니어들은 LiDAR 시스템을 개발했습니다.녹색 펄스 레이저 소스를 사용하여 촬영 영역을 비춥니다. 반사 펄스 조명은 단일 광자 검출기 어레이에 의해 감지되어 저조도에서 초고속 감지를 제공하고 저조도 환경에서 측정 시간을 크게 단축합니다.

장치의 원리와 수중 촬영을 위한 라이다 시스템의 프로토타입. 이미지: Aurora Maccarone 외, Optics Express

이 접근 방식에는 수천 개의 단일 광자가 필요합니다.감지기, 각각은 초당 수백 개의 이벤트를 생성합니다. 이로 인해 특히 실시간 응용 프로그램의 경우 3D 이미지를 신속하게 복원하는 데 필요한 데이터를 수집하고 처리하는 것이 매우 어렵습니다. 이 문제를 해결하기 위해 연구원들은 강한 산란 조건에서 이미징을 위한 알고리즘을 개발했습니다. 일반 그래픽 처리 장치(GPU)에서 실행할 수 있습니다.

해수를 통한 3차원 영상 획득 -어려운 일. 장치는 반사광을 사용하며 물에 있는 모든 입자는 빛을 산란시키고 이미지를 왜곡합니다. 그러나 양자 기술을 기반으로 하는 단일 광자 감지는 매우 높은 침투력을 제공하고 저조도 조건에서도 작동합니다.

프로토타입 장치를 테스트하는 동안 얻은 3D 이미지. 애니메이션: Aurora Maccarone, Heriot-Watt University

연구원들은 시스템을 테스트했습니다.물을 탁하게 만들기 위해 분산제를 첨가한 탱크. 세 가지 탁도 수준에 대한 실험에서 최대 3m 거리에서 성공적인 라이다 이미징이 입증되었으며, 엔지니어들은 잠수정에 통합될 수 있도록 시스템 크기를 줄이기 위해 노력하고 있습니다.

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