211service.com
Första 3D-spökbilder från en enda pixel
Spökavbildning är den extraordinära tekniken att studsa en laserstråle från ett föremål och göra bilder av hög kvalitet från det reflekterade ljuset med en enda pixel. Denna enda pixel registrerar många datapunkter som måste sys ihop för att skapa bilden.
Men det är ingen skanning inblandad (vilket skulle motsvara att ta en vanlig bild väldigt långsamt).
Istället jämförs data från den enstaka pixeln mot intensiteten hos den ursprungliga laserstrålen, som måste randomiseras genom att den passerar genom frostat glas. Sedan avslöjar eventuella korrelationer mellan den ursprungliga och reflekterade strålen information om objektet i bilden.
Det är dessa korrelationer som fysiker använder för att sätta ihop bilden, känd som en spökbild.
Det kan låta ganska krångligt och tidskrävande men det är faktiskt enormt effektivt. Mängden data som krävs för att skapa en bild på detta sätt är liten jämfört med den mängd som vanlig bildbehandling kräver. Det är möjligt att spela in motsvarande en 5 megapixel bild med bara 50 000 pixlar.
Fysiker har demonstrerat denna teknik på olika sätt sedan 1995, men det är först under de senaste åren som de har börjat förstå den ordentligt och börjat utnyttja den.
Idag avslöjar Wenlin Gong och kompisar vid Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics i Kina hur kraftfull tekniken kan vara. De har designat och byggt en spökbildsenhet som använder en enda pixel för att spela in tredimensionella bilder.
Modifieringen från tidigare spökbildsystem är enkel. De använder korta laserpulser på bara 10 ns för att kortvarigt belysa föremålet av intresse och sätter sedan på sin enda pixel under en kort tidsperiod så att den fångar ljus som reflekteras endast från ett specifikt avstånd.
Denna typ av gating producerar bildskivor som sedan kan sättas ihop för att skapa en tredimensionell scen, en teknik som kallas laserdetektion och avståndsmätning eller LADAR.
För att visa upp sin idé använder de här killarna en grön laser och ett litet teleskop utrustat med en enda pixel för att fånga 3D-bilder av vanliga föremål ungefär en kilometer bort. Bilden ovan visar till exempel en grupp hus och träd cirka 900 meter bort och har en rumslig upplösning på 25 cm och en djupupplösning på 60 cm.
Det är imponerande. Det krävs inte mycket fantasi för att inse att detta kan vara ganska användbart. Som Wenlin Gong och kompisar uttryckte det blygsamt: Den här tekniken har en fantastisk möjlighet till användning inom fjärranalys, helt enkelt!
Ref: arxiv.org/abs/1301.5767 : Tredimensionell Ghost Imaging Ladar