Zabudnuté heslo?
Prihlásenie

Kvantová technológia umožní snímať 3D obrázky pod vodou

Kvantová technológia umožní snímať 3D obrázky pod vodou
Autor:
Roman Mališka
Zverejnené:
12. 5. 2023
Hodnotenie:
Už ste hlasovali.

Snímanie 3D obrázkov pod vodou je zložité kvôli nestálym svetelným podmienkam a časticiam vo vode, ktoré rozptyľujú svetlo a spôsobujú skreslenie. Výskumníci vytvorili nový prototyp systému, ktorý využíva kvantovú technológiu a LiDAR na prekonanie týchto problémov.

Systémy na detekciu a meranie vzdialenosti svetla (LiDAR) vytvárajú snímky meraním času, za ktorý sa pulzné laserové svetlo odrazí od objektov a vráti sa späť do prijímača systému, inak známeho ako „čas letu“ (time-of-flight). LiDAR sa často používa na získavanie 3D snímok s vysokým rozlíšením na účely bezpečnosti a obrany.

Výskumníci z univerzity Heriot-Watt a Edinburghskej univerzity vo Veľkej Británii teraz navrhli prototyp systému LiDAR na zhotovovanie 3D snímok podmorských objektov. Systém využíva pulzný zelený laser na osvetlenie objektu pred tým, ako tisíce jednofotónových (kvantových) detektorov zachytia odrazené laserové svetlo.

Vzhľadom na vysoký počet použitých detektorov sa každú sekundu vytvorí mnoho stoviek udalostí, čo sťažuje rýchle spracovanie údajov potrebných na vytvorenie 3D snímok v reálnom čase. Na prekonanie tohto problému výskumníci vyvinuli algoritmy špeciálne navrhnuté na spracovanie obrazov v podmienkach rozptýleného svetla a aplikovali ich na hardvér grafického procesora (GPU).

Výskumníci vytvorili prototyp zariadenia, ktoré využíva technológiu kvantovej detekcie na snímanie 3D obrázkov pod vodou v reálnom čase. Obraz (vľavo) potrubia (vpravo) bol zhotovený pri ponorení do nádrže s kalnou vodou.

Výskumníci začali testovať svoj prototyp tak, že ho ponorili do nádrže plnej zakalenej vody. Boli schopní snímať 3D videá v reálnom čase vo vzdialenosti 3 metre v troch stúpajúcich úrovniach zakalenosti, vrátane videí pohybujúcich sa cieľov.

Výsledky štúdie podľa výskumníkov poukazujú na výhody využitia technológie kvantovej detekcie na vytvorenie zobrazovacích zariadení, ktoré sa dajú použiť v tradične náročných prostrediach.

„Jednofotónové technológie sa rýchlo rozvíjajú a my sme preukázali veľmi sľubné výsledky v podmorskom prostredí,“ povedala Aurora Maccaroneová, hlavná autorka štúdie. „Tento prístup a algoritmy na spracovanie obrazu by sa mohli použiť aj v širšom spektre scenárov na zlepšenie videnia vo voľnom priestore, napríklad v hmle, dyme alebo iných zakaleniach“.

Výskumníci predpokladajú, že technologické zariadenie sa bude používať na kontrolu podvodnej infraštruktúry, ako sú telekomunikačné káble, alebo na prieskum ponorených archeologických lokalít. Ďalším krokom je zmenšiť veľkosť zariadenia tak, aby sa dalo integrovať do podvodného vozidla.

Štúdia bola nedávno uverejnená v magazíne Optics Express.