Luotu kamera, joka pystyy ottamaan kuvia 45 kilometrin etäisyydeltä

Valokuvaa maan päällä etäisyydellä - vaikeaatehtävä. Riittävän valon sieppaaminen esineestä suurella etäisyydellä ei ole helppoa. Ja sitten ilmapiiri tuo esiin vääristymiä, jotka voivat pilata kuvan; saastuminen on hyvin häiritsevää erityisesti kaupungeissa. Siksi mikä tahansa kuva useiden kilometrien etäisyydeltä (edellyttäen, että kamera on kiinnitetty riittävän korkeaksi selviytymään maan kaarevuudesta) on erittäin vaikea tehdä.

Viime vuosina tiedemiehet ovat kuitenkin alkaneetkäytä herkkiä valoilmaisimia, jotka tekevät paljon parempaa työtä. Tällaiset ilmaisimet ovat niin herkkiä, että ne voivat poimia yksittäisiä fotoneja ja yhdistää ne kuviin enintään 10 kilometrin etäisyydellä.

Mikä on kameran enimmäisalue?

Tietenkin fyysikot eivät koskaan pysähdysaavutettu. Toisena päivänä Zheng-Ping Li ja hänen kollegansa Shanghain tiede-ja teknologiayliopistosta osoittivat, miten kuvata esineitä jopa 45 kilometrin etäisyydellä smogisuojatussa kaupunkiympäristössä. Niiden menetelmä käyttää yksittäisiä fotoniantureita yhdessä ainutlaatuisen laskennallisen algoritmin kanssa, jonka avulla voidaan saada superresoluution kuvia yhdistämällä hajallaan olevia datapisteitä.

Uusi teknologia on periaatteessa suhteellisen yksinkertainen. Se perustuu lidar-menetelmään - LIDAR (Light Identification Detection and Ranging): ”alueen tunnistaminen, tunnistaminen ja määrittäminen valolla” - valaisee objektin laservalolla ja luo sitten kuvan heijastuneesta valosta.

Tällaisen aktiivisen suuren edunvisualisointi on se, että objektista heijastuneet fotonit palaavat ilmaisimeen tietyn ajanjakson aikana, joka riippuu etäisyydestä. Siksi kaikki tämän ikkunan ulkopuolella saapuvat fotonit voidaan jättää huomiotta.

Tällainen suodatin vähentää huomattavasti melua,joka luodaan ympäristöstä epätoivotuista fotoneista. Tämä sallii lidar-järjestelmien olla hyvin herkkiä ja etäisyyden suuntaisia.

Uuden järjestelmän toiminnan tehostaminenkaupunkiympäristö, Zhen-Ping ja hänen kollegansa käyttivät infrapunasäteilijää, jonka aallonpituus oli 1 550 nanometriä, toistonopeus 100 kilohertsiä ja kohtalainen teho 120 milliwattia. Tämä aallonpituus tekee järjestelmästä turvallisen silmille ja sallii miehistön suodattaa auringon fotoneja, jotka muutoin voisivat ylikuormata ilmaisimen.

Tutkijat lähettävät ja vastaanottavat nämä fotonityhden optisen instrumentin avulla - tavallinen astronominen teleskooppi, jossa on 280 mm: n linssi. Heijastuneet fotonit tallennetaan sitten kaupallisella yksittäisellä fotoni-ilmaisimella. Tilannekuvan luomiseksi tutkijat tutkivat näkökenttää käyttäen pietsosäädettyä peiliä, joka voi kääntyä ylös, alas, vasemmalle ja oikealle.

Näin ne voivat luoda kaksiulotteisenkuva. Mutta fotonien saapumisajan valvonnan ansiosta he voivat poimia eri etäisyyksistä heijastuneita fotoneja kolmiulotteisen kuvan luomiseksi.

Viimeinen saavutettu saavutustiimin, on kehittää algoritmi, joka tallentaa kuvan yhdessä yhden fotonin avulla. Tällainen laskennallinen visualisointi on tullut pitkälle viime vuosina, jolloin tutkijat voivat luoda tilannekuvia suhteellisen pienistä tietokokonaisuuksista.

Tulokset puhuvat puolestaan. Ryhmä asensi uuden kameran Chongmingin saarella sijaitsevan rakennuksen 20. kerrokseen Shanghaissa ja lähetti sen Pudongin siviili-ilmailurakennukseen joen yli 45 kilometrin päässä.

Säännölliset kuvat otetaan kaukoputken kauttanäytä vain melua. Uudella tekniikalla voit kuitenkin saada kuvia, joiden tarkkuus on 60 cm ja joista voit tehdä rakennuksen ikkunat. ”Tämä tulos osoittaa yksittäisten fotonien LiDAR-järjestelmän erinomaisen kyvyn lähi-infrapunaspektrissä erottaa kohteet smogin kautta”, tutkijat sanovat.

On ymmärrettävä, että pääasiallinen sovelluställainen järjestelmä on tavoitteiden havainnoinnin, tunnistamisen ja tunnistamisen alalla. Lisäksi laite ei ole suurempi kuin kenkälaatikko, joka on suhteellisen kannettava.

Voit keskustella muun mahdollisen terävän näköisen kameran käytöstä keskusteluhuoneessamme.