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单光子激光雷达水下成像技术

英国赫瑞-瓦特大学和爱丁堡大学首次利用单光子激光雷达成像传感器实现水下实时三维场景重建。
该技术可在光线不足和浑浊的水下环境中创建物体详细的三维图像。单光子探测技术由于其独特的高光学灵敏度和高分辨率特点,应用范围正在不断拓宽。水下单光子激光雷达成像传感器由光纤准直组件、光学扩散器、2个镜头、带通滤波器,以及192×128像素硅基单光子雪崩二极管探测器阵列组成,其中,硅基单光子雪崩二极管探测器阵列由时间相关单光子计数器组成。成像过程为:激光雷达通过发射一束绿色脉冲激光照亮环境;探测器阵列以皮秒级分辨率测量光子飞行时间;计算机利用基于图形处理单元(GPU)的计算硬件和专门针对高度散射条件下目标成像开发的算法,对每个计数器每秒产生的数百个事件进行处理。实验表明,该技术克服了浑浊水体光线散射对成像的不利影响,能在不同浑浊度的水下环境对距离3米的静止和移动目标进行高分辨率三维成像,数据采集时间约100ms,处理时间约40ms,移动目标的成像速率为每秒10帧。

单光子激光雷达水下成像技术

这种激光雷达水下成像技术可对水下环境进行更加详细和精确的监测,未来可作为无人潜航器载荷,在水下基础设施安全监测和水下探测领域得到广泛运用。

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