非视距成像助力自主导航

据美国phys.org网站11月30日报道，天津大学的研究人员用超导纳米线单光子探测器(SSPD)作为光传感元件，展示了1560nm和1997nm两种红外波长的非视距成像。

非视距（NLOS）成像可以将人眼可见范围之外的远程物体可视化，并有可能用于内窥镜检查、无人驾驶车辆和机器人视觉。在非视距成像系统中，光的多次漫反射通常会引起大的光学衰减，因此，需要灵敏高效的光电探测器或其阵列。受光传感器光谱灵敏度的限制，到目前为止，大多数非视距成像实验都是在可见光波段，少数是在1550nm的近红外波段。

为了打破这一光谱限制，研究人员使用超导纳米线单光子探测器的先进光感测组件进行非视距成像的演示。该探测器在从X射线到中红外波长的超宽光谱范围内表现出固有的单光子灵敏度，使研究人员能够将成像技术的光谱范围扩展到1560nm的近红外波段长和1997nm的中红外波段。

研究人员开发了一种去噪算法，并将其与光锥变换（LCT）算法相结合，以显著提高信噪比的方式重建隐藏对象的形状。除了提高信噪比，新算法还可以减少标准LCT方法生成的误差。

超导纳米线单光子探测器依靠单光子破坏超导性所产生的可测量的电阻变化,高效地检测单个光子。这种模式在不同放大倍数下显示出相似形状的分形图案，从而能够在所有极化中有效地探测光子。探测器需要被冷却到大约2K（刚好在绝对零度以上）以实现超导。

红外非视距成像可以帮助无人驾驶飞行器探测和导航人眼可见范围外的障碍物,从而提高无人驾驶飞行器的安全性和效率。目前,研究人员正在探索其他的波长,并尝试使用新的系统来实现白天较长距离的非视距成像。

（天津津航技术物理研究所 张雨彤）

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