Lidar sử dụng xung laze để thu thập thông tin 3D về cảnh hoặc vật thể, thường phù hợp nhất để chụp các vật thể lớn như các đặc điểm địa hình hoặc cấu trúc xây dựng do độ phân giải chiều sâu hạn chế của nó.

Mặc dù lidar có thể được sử dụng để thu hình ảnh tổng thể của một người, nhưng nó thường không chụp được các chi tiết như đặc điểm trên khuôn mặt. Bằng cách gia tăng thêm độ phân giải chiều sâu có thể chụp đủ chi tiết để không chỉ nhìn thấy các đặc điểm trên khuôn mặt mà thậm chí cả dấu vân tay của một người.

Các nhà nghiên cứu đã công bố phát hiện của mình trên tạp chí Optics Express của Optica Publishing Group, trong đó mô tả kỹ thuật mới mà họ gọi là kỹ thuật hình ảnh giao thoa hai photon. Kết quả cho thấy có thể phân biệt các bề mặt phản chiếu cách nhau chưa đầy 2 mm và tạo ra hình ảnh 3D có độ phân giải cao tới quy mô micromet. Điều này giúp hình ảnh 3D có độ phân giải cao hơn nhiều so với hiện tại, có thể hữu ích cho các ứng dụng theo dõi và nhận dạng khuôn mặt liên quan đến các đặc điểm nhỏ. Để ứng dụng trong thực tế, lidar thông thường được sử dụng để thu ý tưởng sơ bộ về vị trí của một đối tượng, sau đó đối tượng có thể được đo cẩn thận bằng phương pháp mới kể trên.

Kỹ thuật lấy cảm hứng từ lượng tử

Kỹ thuật mới sử dụng giao thoa kế “lấy cảm hứng từ lượng tử”: lấy thông tin từ hai chùm ánh sáng giao thoa với nhau. Các cặp photon vướng víu (hay ánh sáng lượng tử) thường được sử dụng cho loại giao thoa kế này, nhưng các phương pháp tiếp cận dựa trên sự vướng víu photon có xu hướng hoạt động kém hơn trong những tình huống có mức độ mất mát ánh sáng cao, điều hầu như luôn xảy ra đối với lidar. Để khắc phục vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã áp dụng những gì họ học được từ lượng tử vào ánh sáng cổ điển (phi lượng tử).

Với các photon vướng víu lượng tử, chỉ có thể tạo ra rất nhiều cặp photon trên một đơn vị thời gian trước khi việc thiết lập trở nên rất khắt khe về mặt kỹ thuật. Những vấn đề này không tồn tại với ánh sáng cổ điển và có thể khắc phục được sự mất mát ánh sáng cao bằng cách tăng công suất laser.

Khi hai photon giống hệt nhau gặp nhau tại một bộ tách chùm đồng thời, chúng sẽ luôn dính vào nhau, hoặc vướng vào nhau và rời khỏi cùng một hướng. Ánh sáng cổ điển cho thấy cùng một hành vi nhưng ở mức độ thấp hơn - hầu hết thời gian các photon cổ điển đi theo cùng một hướng. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng đặc tính này của ánh sáng cổ điển để xác định thời gian rất chính xác cho sự xuất hiện của một photon bằng cách xem xét thời điểm hai photon đồng thời đến máy thu.

Tăng cường độ phân giải chiều sâu

Thông tin về thời gian cho phép các nhà nghiên cứu tăng khả năng phân giải độ sâu khác nhau bằng cách gửi một trong những photon đó ra ngoài cảnh 3D và sau đó định thời gian mất bao lâu để photon đó quay trở lại. Do đó, lidar giao thoa hai photon hoạt động giống như lidar thông thường nhưng cho phép xác định chính xác hơn thời gian mất bao lâu để photon đó tiếp cận máy thu, trực tiếp chuyển thành độ phân giải chiều sâu tốt hơn.

Các nhà nghiên cứu đã chứng minh độ phân giải chiều sâu tốt hơn của lidar giao thoa hai photon bằng cách sử dụng nó để phát hiện hai bề mặt phản chiếu của một tấm kính dày khoảng 2 mm. Lidar truyền thống sẽ không thể phân biệt hai bề mặt này, nhưng các nhà nghiên cứu có thể đo rõ ràng hai bề mặt. Họ cũng sử dụng phương pháp mới để tạo bản đồ 3D chi tiết của đồng xu 20 pence với độ phân giải chiều sâu 7 micron. Điều này cho thấy rằng phương pháp này có thể thu mức độ chi tiết cần thiết để phân biệt các đặc điểm chính trên khuôn mặt hoặc sự khác biệt khác giữa mọi người.

Hiện tại, mất nhiều thời gian để thu được hình ảnh vì yêu cầu quét trên cả ba chiều không gian. Các nhà nghiên cứu đang làm việc để làm cho quá trình này nhanh hơn bằng cách giảm số lần quét cần thiết để thu được thông tin 3D. Chi tiết tham khảo tại:

Robbie Murray, Ashley Lyons. Two-photon interference LiDAR imaging. Optics Express, 2022; 30 (15): 27164 DOI: 10.1364/OE.461248

(Sưu tầm)
VIỆN IMC
Tòa nhà IMC Tower, Số 176 Trường Chinh, Phường Khương
Thượng, Quận Đống Đa, Thành phố Hà Nội, Việt Nam
Tel/Fax : (+84) 24 3566 6232 / 24 3566 6234
Email: contact@imc.org.vn   Website: https://imc.org.vn