你實(shí)際上可以用它來(lái)檢測(cè)遮擋背后的三維圖像，例如樹(shù)冠。
特別設(shè)計(jì)的激光系統(tǒng)和基于門控?cái)?shù)字全息術(shù)的新方法可以讓LiDAR能夠“看穿”遮蔽的元素(如葉子)。
當(dāng)激光在20世紀(jì)60年代誕生以后，取名自“Light(光)”和“Radar(雷達(dá))”的LiDAR便因擁有獨(dú)特的精度而被用于測(cè)量時(shí)間和距離。LiDAR很快成為了土地調(diào)查的標(biāo)準(zhǔn)方法，并且已被用于一系列的傳感應(yīng)用，比如自動(dòng)駕駛汽車。
通過(guò)使用激光掃描地面(通常是通過(guò)飛機(jī))，LiDAR可以根據(jù)從掃描區(qū)域反射回來(lái)的光進(jìn)行時(shí)間測(cè)量，直接獲取高精度三維地表地形數(shù)據(jù)。
隨著激光和電子技術(shù)的發(fā)展，LiDAR的能力已經(jīng)可以克服因真實(shí)環(huán)境(如動(dòng)態(tài)天氣模式)帶來(lái)的一些限制和模糊效果。通過(guò)專門設(shè)計(jì)的激光系統(tǒng)和基于門控?cái)?shù)字全息術(shù)的新方法，美國(guó)華盛頓特區(qū)海軍研究實(shí)驗(yàn)室的研究現(xiàn)在提供了一種新方法，可以讓LiDAR“看穿”其他模糊的地形元素(如葉子)。
美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室的保羅·列博(Paul Lebow)表示：“這是嘗試通過(guò)名為葉子穿透LiDAR的東西來(lái)解決其中一個(gè)問(wèn)題。你實(shí)際上可以用它來(lái)檢測(cè)遮擋背后的三維圖像，例如樹(shù)冠。比方說(shuō)，你希望在災(zāi)難救援情況下尋找陷入麻煩的人，那你可以通過(guò)LiDAR照亮葉子，讓足夠的光線回來(lái)并創(chuàng)建一個(gè)三維地形圖，然后看看其背后是什么情況。”
在以前，LiDAR難以檢測(cè)隱藏在葉子后面的表面。就檢測(cè)來(lái)自地面的光線而言，大多數(shù)原始光都被丟棄，因?yàn)榻?jīng)過(guò)葉子的光線在一開(kāi)始就不會(huì)到達(dá)地面。此外，被阻擋，在到達(dá)地面之前便已經(jīng)被反射的光線會(huì)導(dǎo)致到達(dá)相機(jī)的信號(hào)過(guò)強(qiáng)，而確實(shí)到達(dá)了地面并返回的更弱的信號(hào)則被隱藏。
列博表示：“我們使用名為光相位共軛的處理過(guò)程已有一段時(shí)間。我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)處理過(guò)程可以透過(guò)葉片的孔來(lái)投射激光束，并且能夠看到部分遮擋。這可能是最近五年才可以實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橹暗募夹g(shù)尚未成熟。我們?cè)?0年前使用的方法涉及非線性光學(xué)材料，那是一個(gè)困難的處理過(guò)程。但現(xiàn)在一切都可以通過(guò)數(shù)字全息圖和計(jì)算機(jī)生成的全息圖實(shí)現(xiàn)，而這正是我們所做的。”
據(jù)列博和他的同事艾比·瓦特尼克(Abbie Watnik)的描述，這個(gè)新系統(tǒng)使用了專門設(shè)計(jì)的激光器，而這花費(fèi)了一年半的時(shí)間才最終開(kāi)發(fā)出來(lái)。
瓦特尼克說(shuō)道：“真正的關(guān)鍵在于傳感器上兩個(gè)激光束之間的干擾。我們把一個(gè)激光束發(fā)送到目標(biāo)，然后返回，在其到達(dá)探測(cè)器的那一刻我們便用另一種激光束將其局部干擾。我們需要光束之間保持完全一致，所以我們必須有一個(gè)專門設(shè)計(jì)的激光系統(tǒng)，以確保在它們彼此干擾時(shí)獲得一致性。”
借助寬度僅為幾納米的脈沖激光器發(fā)出的脈沖，以及具有類似時(shí)間分辨率的門控測(cè)量，全息系統(tǒng)可以選擇性地阻擋從遮擋處反射而來(lái)的最早到達(dá)光，然后相機(jī)可以只測(cè)量從被部分隱藏的表面反射回來(lái)的光線。
列博說(shuō)：“我們以前使用CW(連續(xù)波)激光器做過(guò)這個(gè)演示，但現(xiàn)在我們正使用脈沖激光器和一個(gè)非常快速的門控傳感器。這可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間開(kāi)啟，讓我們得到我們想要的光線。激光器的設(shè)計(jì)使得本地基準(zhǔn)脈沖與從目標(biāo)返回的信號(hào)脈沖之間的時(shí)差完全可調(diào)，可適應(yīng)從幾英尺到幾公里的距離。”
瓦特尼克補(bǔ)充說(shuō)：“這意味我們可以在實(shí)驗(yàn)室中的桌面設(shè)置中，或者是實(shí)地中使用這種激光系統(tǒng)，使用與該范圍相同的激光器。”
這個(gè)基于實(shí)驗(yàn)室的系統(tǒng)已經(jīng)為潛在的現(xiàn)實(shí)價(jià)值提供了實(shí)質(zhì)性證據(jù)。在把穿孔索引卡作為樹(shù)葉時(shí)，研究人員不僅能夠映射索引卡所遮擋的內(nèi)容，而且他們的建?？梢灾亟?ldquo;葉子”的拓?fù)洹?/div>
瓦特尼克和列博，以及他們的研究團(tuán)隊(duì)希望繼續(xù)這一項(xiàng)目并對(duì)原型進(jìn)行調(diào)整，使這個(gè)葉子穿透LiDAR系統(tǒng)能夠準(zhǔn)備好進(jìn)行實(shí)地測(cè)試。
列博說(shuō)：“如果我們得到資金，那將是我們下一個(gè)計(jì)劃。我們還有其他幾個(gè)后續(xù)項(xiàng)目，不是專門針對(duì)LiDAR，比如波束控制和其他基于非常相似的屬性和原理進(jìn)行成像的數(shù)字全息項(xiàng)目。”
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