A nova técnica chamada time-of-flight (TOF) permite criar imagens de alta resolução em 3-D de objetos de até um quilômetro de distância.
Uma câmera padrão leva plana, 2-D e para obter imagens em 3-D de informações, tais como a distância de um objeto distante, os cientistas podem saltar um feixe de laser fora do objeto e medir o tempo que leva a luz para viajar de volta para um detector.
A técnica já é utilizada em visão de máquina, sistemas de navegação para veículos autônomos, e outras aplicações, mas muitos sistemas TOF atual tem um alcance relativamente curto e lutar para objetos de imagem que não refletem a luz laser bem.
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1-3 D-imagens de um manequim (em cima) e pessoa (parte inferior) de 325 metros de distância. Os painéis da esquerda mostram close-up fotos dos alvos tiradas com uma câmera padrão. No centro estão imagens 3-D desses objectivos tomadas pelo scanner de 325 metros de distância. Na direita é um mapa colorido que mostra o número de fótons que ricocheteiam as metas e voltar para o detector, com o preto indicando um baixo número de fótons. Observe que a pele humana não mostra-se bem com o scanner: o rosto do manequim inclui informações de profundidade, mas o rosto da pessoa não. Crédito: Crédito: Optics Express
Uma equipe da Escócia baseados físicos foi recentemente abordado estas limitações e relataram os resultados de hoje na Sociedade Optical (OSA) revista de acesso aberto Optics Express.
| A equipe de pesquisa, liderada por Gerald Buller, professor da Universidade Heriot-Watt, em Edimburgo, na Escócia, descreve um sistema de imagem ToF que pode reunir de alta resolução, informações 3-D sobre objetos que normalmente são muito difíceis de imagem, de até um quilômetro de distância. O novo sistema funciona por varrer um baixo consumo de energia feixe de laser infravermelho rapidamente sobre um objeto. Em seguida, ele registros, pixel por pixel, o tempo de vôo de ida e volta dos fótons no feixe como eles saltam fora do objeto e chegar de volta na fonte.O sistema pode resolver profundidade na escala de milímetros a longas distâncias usando um detector que pode "contar" fótons individuais. |
"Nossa abordagem dá uma rota de baixa potência para a criação de imagens de profundidade comuns, alvos pequenos em escala muito tempo", diz McCarthy.
"Embora seja possível que outros profundidade alcance técnicas vão igualar ou realizar-se algumas características dessas medições, esta abordagem contagem de fóton único dá um único trade-off entre o tempo de resolução, alcance de aquisição de dados, profundidade e potência do laser- os níveis. "
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2 - Imagens 3-D de dois dos autores Optics Express, tomadas à luz do dia a partir de 910 metros de distância.Cada fotografia padrão mostra um close-up do que o scanner vê. Os painéis de médio esquerdo mostrar imagens 3-D com um pouco mais de detalhes profundidade que os painéis da direita, isto é porque o detector passou mais tempo coletando os fótons que retornam para as imagens à esquerda do que à direita. Crédito: Optics Express.
A utilização principal do sistema é susceptível de ser digitalização estáticas, artificiais alvos, tais como veículos. Com algumas modificações no software de processamento de imagem, também pode determinar a sua velocidade e direção.
Uma das principais características do sistema é o comprimento de onda de luz laser, os pesquisadores escolheram. A luz tem um comprimento de onda de 1.560 nanômetros, o que significa que é mais longo, ou "mais vermelho", que a luz visível, que é apenas cerca de 380-750 nanômetros de comprimento de onda. Esta luz de comprimento de onda longo viaja mais facilmente através da atmosfera, não é abafada pela luz solar, e é seguro para os olhos em baixa potência.
O scanner é muito bom para identificar objetos escondidos atrás de confusão, como a folhagem. No entanto, não se pode tornar rostos humanos, em vez atraindo-os como áreas escuras, sem traços característicos.
Isto é porque no comprimento de onda longo utilizada pelo sistema, a pele humana não reflecte de volta um número suficientemente grande de fotões para obter uma medição da profundidade. No entanto, a reflectividade da pele pode mudar em diferentes circunstâncias.
"Alguns relatórios indicam que os seres humanos sob coação, por exemplo, com a transpirar pele terá sinais de retorno significativamente maiores", e, portanto, deve produzir melhores imagens, McCarthy diz.
Fora da identificação do alvo, a contagem de fotão-imaging profundidade poderia ser usado para uma série de fins científicos, incluindo a análise remota da saúde e do volume da vegetação e do movimento de superfícies rochosas, para avaliar potenciais perigos.
Em última análise, o sistema será capaz de digitalizar e objetos de imagem localizados a até 10 quilômetros de distância.
"É claro que o sistema deveria ser miniaturizados e robustos, mas pensamos que uma leve, imager profundidade inteiramente portátil de digitalização é possível e pode ser um produto em menos de cinco anos."
Próximos passos para a equipe incluem fazer o trabalho do scanner mais rápido.
A pesquisa foi financiada pelo Reino Unido de Engenharia e Ciências Físicas Research Council .
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