你實際上可以用它來檢測遮擋背后的三維圖像，例如樹冠。
特別設(shè)計的激光系統(tǒng)和基于門控數(shù)字全息術(shù)的新方法可以讓LiDAR能夠“看穿”遮蔽的元素(如葉子)。
當(dāng)激光在20世紀60年代誕生以后，取名自“Light(光)”和“Radar(雷達)”的LiDAR便因擁有獨特的精度而被用于測量時間和距離。LiDAR很快成為了土地調(diào)查的標(biāo)準方法，并且已被用于一系列的傳感應(yīng)用，比如自動駕駛汽車。
通過使用激光掃描地面(通常是通過飛機)，LiDAR可以根據(jù)從掃描區(qū)域反射回來的光進行時間測量，直接獲取高精度三維地表地形數(shù)據(jù)。
隨著激光和電子技術(shù)的發(fā)展，LiDAR的能力已經(jīng)可以克服因真實環(huán)境(如動態(tài)天氣模式)帶來的一些限制和模糊效果。通過專門設(shè)計的激光系統(tǒng)和基于門控數(shù)字全息術(shù)的新方法，美國華盛頓特區(qū)海軍研究實驗室的研究現(xiàn)在提供了一種新方法，可以讓LiDAR“看穿”其他模糊的地形元素(如葉子)。
美國海軍研究實驗室的保羅·列博(Paul Lebow)表示：“這是嘗試通過名為葉子穿透LiDAR的東西來解決其中一個問題。你實際上可以用它來檢測遮擋背后的三維圖像，例如樹冠。比方說，你希望在災(zāi)難救援情況下尋找陷入麻煩的人，那你可以通過LiDAR照亮葉子，讓足夠的光線回來并創(chuàng)建一個三維地形圖，然后看看其背后是什么情況。”
在以前，LiDAR難以檢測隱藏在葉子后面的表面。就檢測來自地面的光線而言，大多數(shù)原始光都被丟棄，因為經(jīng)過葉子的光線在一開始就不會到達地面。此外，被阻擋，在到達地面之前便已經(jīng)被反射的光線會導(dǎo)致到達相機的信號過強，而確實到達了地面并返回的更弱的信號則被隱藏。
列博表示：“我們使用名為光相位共軛的處理過程已有一段時間。我們發(fā)現(xiàn)這個處理過程可以透過葉片的孔來投射激光束，并且能夠看到部分遮擋。這可能是最近五年才可以實現(xiàn)，因為之前的技術(shù)尚未成熟。我們在20年前使用的方法涉及非線性光學(xué)材料，那是一個困難的處理過程。但現(xiàn)在一切都可以通過數(shù)字全息圖和計算機生成的全息圖實現(xiàn)，而這正是我們所做的。”
據(jù)列博和他的同事艾比·瓦特尼克(Abbie Watnik)的描述，這個新系統(tǒng)使用了專門設(shè)計的激光器，而這花費了一年半的時間才最終開發(fā)出來。
瓦特尼克說道：“真正的關(guān)鍵在于傳感器上兩個激光束之間的干擾。我們把一個激光束發(fā)送到目標(biāo)，然后返回，在其到達探測器的那一刻我們便用另一種激光束將其局部干擾。我們需要光束之間保持完全一致，所以我們必須有一個專門設(shè)計的激光系統(tǒng)，以確保在它們彼此干擾時獲得一致性。”
借助寬度僅為幾納米的脈沖激光器發(fā)出的脈沖，以及具有類似時間分辨率的門控測量，全息系統(tǒng)可以選擇性地阻擋從遮擋處反射而來的最早到達光，然后相機可以只測量從被部分隱藏的表面反射回來的光線。
列博說：“我們以前使用CW(連續(xù)波)激光器做過這個演示，但現(xiàn)在我們正使用脈沖激光器和一個非?？焖俚拈T控傳感器。這可以在適當(dāng)?shù)臅r間開啟，讓我們得到我們想要的光線。激光器的設(shè)計使得本地基準脈沖與從目標(biāo)返回的信號脈沖之間的時差完全可調(diào)，可適應(yīng)從幾英尺到幾公里的距離。”
瓦特尼克補充說：“這意味我們可以在實驗室中的桌面設(shè)置中，或者是實地中使用這種激光系統(tǒng)，使用與該范圍相同的激光器。”
這個基于實驗室的系統(tǒng)已經(jīng)為潛在的現(xiàn)實價值提供了實質(zhì)性證據(jù)。在把穿孔索引卡作為樹葉時，研究人員不僅能夠映射索引卡所遮擋的內(nèi)容，而且他們的建?？梢灾亟?ldquo;葉子”的拓撲。
瓦特尼克和列博，以及他們的研究團隊希望繼續(xù)這一項目并對原型進行調(diào)整，使這個葉子穿透LiDAR系統(tǒng)能夠準備好進行實地測試。
列博說：“如果我們得到資金，那將是我們下一個計劃。我們還有其他幾個后續(xù)項目，不是專門針對LiDAR，比如波束控制和其他基于非常相似的屬性和原理進行成像的數(shù)字全息項目。”
轉(zhuǎn)載請注明出處。
相關(guān)文章
熱門資訊
精彩導(dǎo)讀
關(guān)注我們
