Исследовательская группа из университета Хериот-Уотта (Heriot-Watt University) в Эдинбурге, Шотландия, возглавляемая Джеральдом Баллером (Gerald Buller), разработала новую систему, состоящую из камеры и лазера, которая может создать трехмерное изображение с относительно высокой разрешающей способностью с дистанции до одного километра. Система работает, измеряя время прохождения света лазера до интересующего объекта и назад, до датчика высокочувствительной камеры. Такая технология, называемая «измерением времени полета» (time-of-flight, ToF), достаточно широко используется в различных системах навигации автономных автомобилей и роботов.

Новая система работает, сканируя лучом маломощного инфракрасного света интересующий объект, находящийся на далеком расстоянии. Такая технология позволяет измерить время полета фотонов туда и обратно для каждого пиксела будущего изображения. На первом из изображений приведены примеры снимков объектов, сделанных новой системой с расстояния в 325 метров. Слева можно увидеть снимок объекта, сделанный обычной камерой, а цветная маркировка, расположенная справа представляет собой карту, демонстрирующую количество фотонов лазерного света, которые достигли цели, возвратились назад и были зарегистрированы датчиком камеры. Исследователи отмечают, что человеческая кожа обладает особыми свойствами в области инфракрасного света, не позволяющими провести качественное сканирование. Получаемые данные содержат информацию о глубине, но их недостаточно для восстановления изображения лица человека.

снимки
снимки

На втором снимке можно увидеть примеры снимков, сделанных системой с расстояния 910 метров. Как можно увидеть, качество создаваемого изображения напрямую зависит от времени сканирования, ведь чем большее время система сканирует объект, тем больше фотонов регистрирует датчик камеры и тем больше достоверной информации о глубине получает система.

«Наш подход дает возможность провести трехмерную съемку небольших объектов на дальней дистанции» — рассказывает Доктор Аонгус Маккарти (Dr. Aongus McCarthy), исследователь из университета Хериот-Уотта, — «К сожалению, пока другие методы, позволяющие получить данные о глубине изображения, демонстрируют гораздо лучшие и качественные результаты. Но наш подход, использующий единичные фотоны, является уникальным компромиссом между разрешающей способностью, дальностью, временем сканирования, объемом накапливаемых данных, скоростью обработки и уровнем потребляемой энергии».

Несмотря на столь низкокачественное, с точки зрения человеческого взгляда, изображение, такая система может найти весьма широкое применение благодаря своим многим положительным качествам, которые были перечислены немного выше. Да и высокое качество получаемого изображения требуется далеко не всегда, для работы некоторых навигационных систем и систем распознавания объектов, устанавливаемых на промышленных роботах и военной технике, возможностей новой системы будет более чем достаточно.