211service.com
Eerste 3D-spookbeelden van een enkele pixel
Ghost imaging is de buitengewone techniek om een laserstraal van een object te laten weerkaatsen en met een enkele pixel beelden van hoge kwaliteit te maken van het gereflecteerde licht. Deze enkele pixel registreert veel gegevenspunten die aan elkaar moeten worden genaaid om de afbeelding te maken.
Maar er komt geen scan bij kijken (wat gelijk staat aan het heel langzaam nemen van een gewone foto).
In plaats daarvan worden de gegevens van de enkele pixel vergeleken met de intensiteit van de oorspronkelijke laserstraal, die willekeurig moet worden verdeeld door deze door mat glas te leiden. Dan onthullen eventuele correlaties tussen de originele en gereflecteerde straal informatie over het object in de afbeelding.
Het zijn deze correlaties die natuurkundigen gebruiken om de afbeelding samen te stellen, ook wel een spookbeeld genoemd.
Dat klinkt misschien wat onhandig en tijdrovend, maar het is eigenlijk enorm efficiënt. De hoeveelheid gegevens die nodig is om op deze manier een afbeelding te maken, is klein vergeleken met de hoeveelheid die voor gewone beeldbewerking nodig is. Het is mogelijk om het equivalent van een 5 megapixel afbeelding op te nemen met slechts 50.000 pixels.
Natuurkundigen hebben deze techniek sinds 1995 op verschillende manieren gedemonstreerd, maar het is pas de laatste jaren dat ze het goed beginnen te begrijpen en het gaan exploiteren.
Tegenwoordig onthullen Wenlin Gong en vrienden van het Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics in China hoe krachtig de techniek kan zijn. Ze hebben een spookbeeldapparaat ontworpen en gebouwd dat een enkele pixel gebruikt om driedimensionale beelden op te nemen.
De wijziging van eerdere spookbeeldvormingssystemen is eenvoudig. Ze gebruiken korte laserpulsen van slechts 10 ns om het betreffende object kort te verlichten en schakelen vervolgens hun enkele pixel voor een korte periode in, zodat deze alleen licht opvangt dat vanaf een bepaalde afstand wordt gereflecteerd.
Dit soort gating produceert beeldsegmenten die vervolgens kunnen worden samengevoegd om een driedimensionale scène te creëren, een techniek die bekend staat als laserdetectie en -bereik of LADAR.
Om met hun idee te pronken, gebruiken deze jongens een groene laser en een kleine telescoop uitgerust met een enkele pixel om 3D-beelden te maken van gewone objecten op ongeveer een kilometer afstand. De afbeelding hierboven toont bijvoorbeeld een groep huizen en bomen op ongeveer 900 meter afstand en heeft een ruimtelijke resolutie van 25 cm en een diepteresolutie van 60 cm.
Dat is indrukwekkend. Er is niet veel fantasie voor nodig om te beseffen dat dit best nuttig kan zijn. Zoals Wenlin Gong en vrienden het bescheiden uitdrukken: Deze techniek heeft een geweldig toepassingsperspectief in teledetectie, Quiet!
Referentie: arxiv.org/abs/1301.5767 : Driedimensionale Ghost Imaging Ladar