Ученые из Массачусетского технологического института разработали алгоритм, создающий высококачественное трехмерное изображение с помощью камеры, которая видит всего один фотон на пиксель. Обычная камера воспринимает более миллиарда фотонов, примерно 1000 фотонов на пиксель. Открытие опубликовано в журнале Nature Communications.
«Наша работа показала, что можно использовать новые камеры, работающие в режиме счета фотонов, с гораздо меньшим потоком и с гораздо большей эффективностью, чем считалось ранее», — говорит профессор Джеффри Шапиро.
По сравнению с другими технологиями получения трехмерного изображения, появившимися недавно, у новой платформы наивысшая эффективность фотона, что приводит к наилучшей точности реконструкции и на порядок более высокой глубине разрешения.
Для демонстрации возможностей алгоритма при плохом освещении ученые подсветили сцену пульсирующим лазером, испускающим свет каждые 50 наносекунд. Световые диффузоры испускали импульсы, заполняющие всю сцену.
Физики МГУ научились контролировать процесс синтеза фотонов
Новости
Затем камера поймала свет, отраженный освещенным предметом, вместе с фоновым светом, который исследователи добавили для реалистичности сцены. Ключевой элемент камеры — матрица однофотонных лавинных диодов, которая обнаруживает входящие фотоны и записывает точное время их появления. Затем математический алгоритм использует корреляции между фотонами для создания трехмерного изображения высокого разрешения при помощи всего нескольких фотонов.
Еще одним преимуществом новой однофотонной камеры является то, что она может делать изображения очень быстро, что полезно в случае, когда надо много качественных снимков в условиях малой освещенности, пишет Phys.org.