量子技术解决了在水下拍摄实时3D图像的问题

在水下拍摄3D图像是很棘手的，因为照明条件不一致，而且水中的颗粒会散射光线并导致失真。研究人员已经创建了一个新颖的原型系统，使用量子技术和LiDAR来克服这些困难。光探测和测距（LiDAR）系统通过测量脉冲激光从物体上反射并返回到系统接收器所需的时间（也称为"飞行时间"）来创建图像。LiDAR经常被用来获得用于安全和防御的高清晰度三维图像。

现在，来自英国赫瑞瓦特大学和爱丁堡大学的研究人员已经设计了一个LiDAR系统原型，用于拍摄水下物体的三维图像。该系统使用脉冲绿色激光照亮物体，然后由数千个单光子（量子）探测器来接收反射的激光。

鉴于所使用的探测器数量众多，每秒钟会产生数百个事件，这使得快速处理创建实时三维图像所需的数据变得困难。为了克服这个问题，研究人员开发了专门用于处理散射光条件下图像的算法，并将其应用于图形处理单元（GPU）硬件。

研究人员开始测试他们的原型，将其浸泡在一个充满浑浊水的水箱中。他们能够在三种不同程度的云雾中拍摄9.8英尺（3米）距离的实时3D视频，包括移动目标的视频。

研究人员说，这项研究的结果突出了使用量子探测技术来创造可用于传统挑战性环境的成像设备的好处。

该研究的主要作者Aurora Maccarone说："单光子技术正在迅速发展，我们已经在水下环境中展示了非常有希望的结果。该方法和图像处理算法也可用于更广泛的场景，以改善自由空间的视觉，如在雾、烟或其他遮蔽物中。"

研究人员预见该技术设备将被用于检查水下基础设施，如电信电缆或调查水下考古遗址。

研究人员说，下一步是缩小他们的设备的尺寸，以便它能被整合到水下交通工具中。

这项研究发表在《光学快报》杂志上。