Solteiro

Um novo sistema LIDAR pode gerar imagens de objetos em três dimensões debaixo d'água usando uma matriz de detectores de fótons únicos. Desenvolvida por pesquisadores da Universidade Herriot-Watt, no Reino Unido, a tecnologia pode ser útil para aplicações como inspeção, monitoramento e levantamento de objetos subaquáticos, engenharia offshore e até arqueologia.

"Até onde sabemos, este é o primeiro protótipo de um sistema de imagem totalmente submerso baseado em tecnologias de detecção quântica", disse a líder da equipe, Aurora Maccarone. Embora a equipe já tenha demonstrado imagens usando técnicas de detecção de fóton único que podem penetrar em ambientes subaquáticos turvos ou altamente atenuantes, o trabalho mais recente vai um passo além, provando que o sistema pode realmente funcionar enquanto estiver totalmente submerso em um grande tanque de teste. Os pesquisadores também aprimoraram o hardware e o software usados ​​para reconstruir as imagens 3D, permitindo que eles realizassem a geração de imagens em tempo real.

O conceito operacional do sensor é bastante simples, explica Maccarone. Primeiro, uma fonte de laser verde pulsado ilumina a cena de interesse. Os objetos na cena refletem essa iluminação pulsada e um conjunto ultrassensível de detectores de fóton único capta a luz refletida. "Ao medir o tempo de retorno da luz refletida, a distância até o alvo pode ser medida com precisão, o que nos permite construir o perfil 3D do alvo", diz Maccarone. "Normalmente, a medição de tempo é realizada com resolução de tempo de picossegundos, o que significa que podemos resolver detalhes em escala milimétrica dos alvos na cena."

Crucialmente, a técnica permite aos pesquisadores distinguir entre fótons refletidos pelo alvo e aqueles refletidos por partículas na água. "Isso o torna particularmente adequado para imagens 3D em águas altamente turvas nas quais a dispersão óptica pode arruinar o contraste e a resolução da imagem", acrescenta Maccarone.

Os pesquisadores testaram seu sistema em um tanque de água medindo 4 mx 3 mx 2 m. Ao adicionar quantidades variadas de agente de dispersão à água, eles foram capazes de imitar os diferentes níveis de dispersão de luz presentes em ambientes subaquáticos naturais. Como a matriz óptica produz muitas centenas de eventos de detecção por segundo, os pesquisadores usaram algoritmos especialmente desenvolvidos para imagens em condições de alta dispersão de luz para analisar os dados.

A gama de aplicações do LIDAR subaquático é extremamente ampla, diz Maccarone. Um uso possível pode ser para inspecionar cabos subaquáticos ou a parte submersa das turbinas. Outras opções incluem monitoramento e levantamento de sítios arqueológicos e aplicações no setor de segurança e defesa.

Truques aprendidos com imagens oculares permitem LiDAR de taxa de vídeo

O principal desafio agora, acrescenta Maccarone, é encolher cada componente do sistema e, assim, reduzir suas dimensões gerais para algo que possa caber em um veículo subaquático. "Estamos colaborando com a indústria para encontrar uma solução adequada para tornar isso possível sem comprometer o desempenho do sistema", diz ela.

Os pesquisadores relatam seu trabalho no Optics Express.