تصاویر را از فاصله 30 کیلومتری واضح ببینید - وبلاگ کرمی

به گزارش وبلاگ کرمی، یک گروه تحقیقاتی با استفاده از یک روش جدید، توانستند تصاویری با وضوح بالا در فاصله های زیاد ایجاد نمایند.

به گزارش خبرنگار فناوری وبلاگ کرمی، محققان موسسه فناوری استیونز یک سیستم تصویربرداری 3 بعدی ساخته اند که از ویژگی های کوانتومی نور برای ایجاد تصاویر 40000 بار واضح تر از فناوری های فعلی استفاده می گردد و راه را برای حسگر های LIDAR که قبلا هرگز دیده نشده و تشخیص در ماشین های خودران، نقشه برداری ماهواره ای، سیستم های ارتباطی فضایی و تصویربرداری پزشکی از شبکیه چشم، هموار می نماید.

این کار به سرپرستی Yuping Huang، مدیر مرکز علوم کوانتوم و مهندسی در استیونز، به یک مشکل قدیمی با LIDAR می پردازد که لیزر ها را در فاصله های زیاد شلیک و بازتاب نور را شناسایی می نماید. با اینکه شناساگر های نوری این سیستم ها به اندازه کافی حساس هستند تا تصاویر با جزئیات خوبی فقط با چند فوتون (ذرات بسیار کوچکی که می توانند با اطلاعات رمزگذاری شوند) ایجاد نمایند، تمایز قطعات منعکس شده از نور لیزر، از پس زمینه روشن تر مانند نور خورشید، سخت است.

Yuping Huang گفت: هرچه سنسور های ما حساس تر می شوند نسبت به نویز های پس زمینه نیز حساس می شوند. این مسئله ای است که به دنبال حل آن هستیم.

این فناوری اولین نمایش از کاهش نویز تک فوتونی با استفاده از روش طبقه بندی حالت پارامتری کوانتومی (Quantum Parametric Mode Sorting) است که برای اولین بار توسط Huang و همکارانش در سال 2017 ارائه شد. برخلاف بیشتر ابزار های فیلتر نویز که به نرم افزار های مبتی بر پس پردازش برای از بین بردن تصاویر نویز متکی هستند؛ QPMS نشانه های کوانتومی نور را در نورشناسی غیرخطی برای ایجاد یک تصویر تمیز نمایی در سطح خود سنسور آنالیز می نماید.

تشخیص اطلاعات خاص یک فوتون در بین شلوغی نویز پس زمینه شبیه به گلچین کردن یک دانه بر در کولاک است، اما این دقیقا کاری است که Huang و همکارانش به عنوان یک روش استفاده می نمایند. این روش تاثیر ویژگی های کوانتومی بر پالس خروجی نور لیزر را توصیف می نماید، سپس نور ورودی را فیلتر میکند تا تنها فوتون هایی که با ویژگی های کوانتومی مطابقت دارند توسط سنسور ثبت شوند.

نتیجه این تحقیقات نشان می دهد: یک سیستم تصویر برداری که به طور فوق العاده ای نسبت به فوتون هایی که از هدف خود باز می گردند حساس است، اما بصورت مجازی تمام فوتون های نویزی ناخواسته را نادیده می گیرد. این گروه تصاویر 3 بعدی خوبی بدست آوردند، حتی اگر فوتون های نویز زمینه 34 برابر فوتون های حامل سیگنال باشند.

پاتریک رهین، از اعضای شرکت نماینده در این مطالعه گفت: با فیلتر کردن تشخیص اولیه فوتون، ما محدودیت تصویر برداری دقیق 3 بعدی را در محیط شلوغ کاهش دادیم و نشان داده ایم که می توانیم میزان سر و صدا را حدود 40000 بار بهتر از فناوری های برتر تصویربرداری فعلی کاهش دهیم.

از نظر علمی، کاهش نویز با QPMS می تواند به LIDAR این اجازه را دهد تا تصاویر 3 بعدی مناسب با جزئیات تا فاصله 30 کیلومتر، فراوری کند. همچنین این فناوری با استفاده از پرتو های تقریبا نامرئی لیزر می تواند بدون آسیب به بافت در ایجاد تصاویر دقیق از شبکیه چشم یاری نماینده باشد و در ارتباطات فضایی نیز مورد استفاده قرار گیرد.