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Erste 3D-Geisterbilder von einem einzelnen Pixel
Ghost Imaging ist die außergewöhnliche Technik, bei der ein Laserstrahl von einem Objekt reflektiert wird und mit einem einzigen Pixel hochwertige Bilder aus dem reflektierten Licht erstellt werden. Dieses einzelne Pixel zeichnet viele Datenpunkte auf, die zusammengefügt werden müssen, um das Bild zu erstellen.
Es ist jedoch kein Scannen erforderlich (was einer sehr langsamen Aufnahme eines normalen Bildes entspricht).
Stattdessen werden die Daten des einzelnen Pixels mit der Intensität des ursprünglichen Laserstrahls verglichen, der zufällig durch das Milchglas geführt werden muss. Alle Korrelationen zwischen dem ursprünglichen und dem reflektierten Strahl geben dann Informationen über das Objekt im Bild an.
Es sind diese Korrelationen, die Physiker verwenden, um das Bild zusammenzusetzen, das als Geisterbild bekannt ist.
Das mag etwas fummelig und zeitaufwändig klingen, ist aber tatsächlich enorm effizient. Die Datenmenge, die für die Erstellung eines Bildes auf diese Weise erforderlich ist, ist im Vergleich zu der Menge, die eine normale Bildgebung benötigt, winzig. Es ist möglich, mit nur 50.000 Pixeln das Äquivalent eines 5-Megapixel-Bildes aufzunehmen.
Physiker haben diese Technik seit 1995 auf verschiedene Weise demonstriert, aber erst in den letzten Jahren haben sie begonnen, sie richtig zu verstehen und zu nutzen.
Heute zeigen Wenlin Gong und seine Freunde vom Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics in China, wie mächtig die Technik sein kann. Sie haben ein Ghost-Imaging-Gerät entwickelt und gebaut, das ein einzelnes Pixel verwendet, um dreidimensionale Bilder aufzunehmen.
Die Modifikation von früheren Ghost-Imaging-Systemen ist einfach. Sie beleuchten mit kurzen Laserpulsen von nur 10 ns kurz das interessierende Objekt und schalten dann ihr einzelnes Pixel kurzzeitig ein, damit es nur aus einer bestimmten Entfernung reflektiertes Licht einfängt.
Diese Art von Gating erzeugt Bildschnitte, die dann zu einer dreidimensionalen Szene zusammengesetzt werden können, eine Technik, die als Laser Detection and Ranging oder LADAR bekannt ist.
Um ihre Idee zu demonstrieren, verwenden diese Jungs einen grünen Laser und ein kleines Teleskop, das mit einem einzigen Pixel ausgestattet ist, um 3D-Bilder von gewöhnlichen Objekten in etwa einem Kilometer Entfernung aufzunehmen. Das obige Bild zeigt zum Beispiel eine Gruppe von Häusern und Bäumen in etwa 900 Metern Entfernung und hat eine räumliche Auflösung von 25 cm und eine Tiefenauflösung von 60 cm.
Das ist beeindruckend. Es braucht nicht viel Fantasie, um zu erkennen, dass dies ziemlich nützlich sein könnte. Wie Wenlin Gong und seine Freunde es bescheiden ausdrücken: Diese Technik hat eine große Anwendungsperspektive in der Fernerkundung, Quite!
Ref: arxiv.org/abs/1301.5767 : Dreidimensionales Ghost Imaging Ladar