Az infravörös érzékelők már a kanyarba is beláthatnak
Csak azért, mert egy tárgy a sarkon túl van, még nem jelenti azt, hogy nem érzékelhető. A nem egyenes látószögű képalkotás képes benézni a sarkokon és észrevenni ezeket a tárgyakat, de ez eddig csak egy szűk frekvenciasávra korlátozódott. Most egy új érzékelő segíthet kiterjeszteni ezt a technikát a látható fénnyel való munkavégzésről az infravörösre. Ez az előrelépés segíthet az autonóm járművek biztonságosabbá tételében, más lehetséges alkalmazások mellett.
A nem egyenes látószögű képalkotás a felületekről visszaverődő fénysugarak halvány jeleire támaszkodik a képek rekonstrukciója érdekében. Hsziaolong Hu, a tanulmány vezető szerzője és a Tiencsin Egyetem professzora szerint a kanyarokban való látás hasznosnak bizonyulhat a gépi látás szempontjából – például segít az autonóm járműveknek előre látni a rejtett veszélyeket, hogy jobban megtervezhessék, hogyan reagáljanak rájuk. Kína. Az endoszkópokat is javíthatja, amelyek segítenek az orvosoknak betekinteni a testbe.
Az a fény, amelytől a nem egyenes látószögű képalkotás függ, jellemzően nagyon halvány, és eddig a nem egyenes vonalú képalkotáshoz kellően hatékony és érzékeny detektorok csak látható vagy közeli infravörös fényt tudtak érzékelni. A hosszabb hullámhosszokra való átállás számos előnnyel járhat, mint például a napfény által okozott interferencia csökkentése, valamint a szem körüli biztonságos lézerek használatának lehetősége, mondja Hu.
Hu és munkatársai most először végeztek nem egyenes vonalú képalkotást 1560 és 1997 nanométeres infravörös hullámhosszon. „Ez a spektrumbővítés gyakorlatiasabb alkalmazások előtt nyitja meg az utat” – mondja Hu.
Az új tanulmányban a kutatók szupravezető nanovezetékes egyfoton detektorokkal kísérleteztek. Mindegyik eszközben egy 40 nanométer széles nióbium-titán-nitrid huzalt körülbelül 2 kelvinre (körülbelül –271 °C-ra) hűtöttek, így a huzal szupravezetővé vált. Egyetlen foton megzavarhatja ezt a törékeny állapotot, az elektromos impulzusok generálását, amelyek lehetővé tették az egyes fotonok hatékony észlelését.
A tudósok az egyes készülékekben lévő nanohuzalokat fraktálmintává torzították, amely különböző nagyításokkal hasonló formákat öltött. Ez lehetővé teszi az érzékelő számára, hogy észlelje az összes polarizációjú fotont, növelve a hatékonyságát.
Az új detektor közel háromszor olyan hatékony volt, mint a többi egyfotonos detektor a közeli és közepes infravörös fény érzékelésében. Ez lehetővé tette a kutatók számára, hogy látóvonalon kívüli képalkotást hajtsanak végre, és nagyjából 1,3-1,5 centiméteres térbeli felbontást érjenek el.
Egy algoritmus mellett, amely többszörös szórt fénysugarak alapján rekonstruálta a nem egyenes vonalú képeket, a tudósok egy új algoritmust fejlesztettek ki, amely segített eltávolítani adataikból a zajt. Amikor a szkennelési folyamat során minden képpont 5 milliszekundumot kapott a fotonok összegyűjtésére, az új zajmentesítő algoritmus körülbelül nyolcszorosára csökkentette a rekonstruált képek négyzetes középhibáját – amely a tökéletes képtől való eltérés mértéke.
A kutatók azt tervezik, hogy több érzékelőt nagyobb tömbökbe rendeznek, hogy növeljék a hatékonyságot, csökkentsék a szkennelési időt és meghosszabbítsák a képalkotás távolságát, mondja Hu. Készüléküket nappali fényviszonyok között is szeretnék kipróbálni – teszi hozzá.
A tudósok az Optics Express folyóiratban november 30-án részletezték eredményeiket.
Forrás: spectrum.ieee.org
