فناوری کوانتومی و حل مشکل تصویربرداری باکیفیت زیرآب

به دلیل شرایط نوری ناسازگار و ذرات موجود در آب که نور را پراکنده می‌کنند و باعث ایجاد اعوجاج می‌شوند، گرفتن تصاویر سه بعدی در زیر آب دشوار است.

بازتاب-محققان یک سیستم نمونه اولیه ایجاد کردند که از فناوری کوانتومی و LiDAR برای غلبه بر این مشکل استفاده می‌کند. سیستم‌های تشخیص و محدوده نور (LiDAR) با اندازه‌گیری مدت زمان انعکاس نور لیزر پالسی از اجسام و بازگشت به گیرنده سیستم، که به عنوان «زمان پرواز» نامیده می‌شود، تصاویر ایجاد می‌کنند. LiDAR اغلب برای به دست آوردن تصاویر سه بعدی با وضوح بالا برای امنیت و دفاع استفاده می‌شود.

اکنون، محققان دانشگاه هریوت وات و دانشگاه ادینبورگ در بریتانیا، نمونه اولیه سیستم LiDAR را برای گرفتن تصاویر سه بعدی از اشیاء زیر آب طراحی کردند. این سیستم از یک لیزر سبز پالسی برای روشن کردن جسم استفاده کرده قبل از اینکه هزاران آشکارساز تک فوتونی (کوانتومی) نور لیزر منعکس شده را دریافت کنند.

با توجه به تعداد بالای آشکارسازهای مورد استفاده، صدها مسئله در هر ثانیه تولید می‌شوند که پردازش سریع داده‌های مورد نیاز جهت ایجاد تصاویر سه‌بعدی سریع را دشوار می‌کند. برای غلبه بر این مشکل، محققان الگوریتم‌هایی را توسعه دادند که به طور خاص برای پردازش تصاویر در شرایط نور پراکنده طراحی شده بودند و آنها را روی سخت افزار پردازش گرافیکی (GPU) اعمال کردند.

محققان نمونه اولیه خود را با فرو بردن آن در مخزن پر از آب کدر آزمایش کردند. آنها توانستند ویدیوهای سه بعدی سریعی را در فاصله 9.8 فوتی (3 متری) در سه سطح ابری فزاینده، از جمله فیلم‌هایی از اهداف متحرک، بگیرند. به گفته محققان، نتایج این مطالعه، مزایای استفاده از فناوری تشخیص کوانتومی را برای ایجاد دستگاه‌های تصویربرداری که می‌توانند در محیط‌های چالش‌برانگیز سنتی مورد استفاده قرار گیرند، برجسته می‌کند.

Aurora Maccarone، محقق اصلی این مطالعه بیان داشت:

فناوری‌های تک فوتون به سرعت در حال توسعه هستند و ما نتایج بسیار امیدوارکننده‌ای را در محیط‌های زیر آب دریافت کردیم.

رویکرد و الگوریتم‌های پردازش تصویر همچنین می‌توانند در طیف وسیع‌تری از سناریوها برای بهبود دید در فضای آزاد مانند مه، دود یا سایر موارد تاریک استفاده شوند. محققان پیش‌بینی می‌کنند که این دستگاه فناوری برای بررسی زیرساخت‌های زیر آب مانند کابل‌های مخابراتی یا بررسی مکان‌های باستان‌شناسی زیر آب مورد استفاده قرار گیرد. به گفته محققان، گام بعدی این است که اندازه دستگاه را کاهش دهند تا بتوان آن را در یک وسیله نقلیه زیر آب تعبیه کرد.