Ученые их Китайского университета науки и техники в Шанхае представили новую сверхмощную камеру, способную сфотографировать объект на расстоянии 45 км. Изобретение планируется использовать в качестве масштабной системы мониторинга в условиях крупных городов.

Технические характеристики

Устройство разработано командой ученых под руководством физика Чжэна-Пин Ли. Главным элементом в конструкции установки является фотонный лидар. Данный компонент выступает в качестве детектора, улавливающего единичные фотоны. Например, от цели отражается часть импульса, которая фиксируется оборудованием, позволяя определить расстояние по времени его возврата.

В системе установлен инфракрасный лазер, имеющий следующие параметры:

  • длина волны – 1550 нанометров;
  • мощность – 120 милливатт;
  • частота – 100 килогерц.

Указанные технические характеристики не представляют никакого риска для зрения и позволяют использовать камеру в городских условиях.

Китайские ученые создали совершенно новый алгоритм стробирования. С его помощью можно вычислить «временное окно» возврата фотонов от фотографируемого объекта, отсеяв другие предметы, попавшие в кадр, а также солнечные лучи, которые часто создают проблемы при подобной съемке. За счет этого на сделанных при помощи камеры снимках четко видны очертания там, где обычная оптика показала только шум. В изобретение встроена система ИИ, позволяющая воссоздать предмет, минимизировав шумовой эффект.

кадры новой камеры

Широкие возможности

Камера отличается высокой чувствительностью и способна без особых трудностей рассмотреть объекты на расстоянии 10 км. Данная отметка не является пределом. Поскольку устройство собрано на основе телескопа, посылающего и принимающего фотонные пучки на огромных дистанциях, оно может фотографировать за 20, а то и 45 км.

Оборудование способно похвастаться невероятной точностью. Его тестирование проводилось на крыше 29-этажного небоскреба на острове Чонгминг, расположенном в Шанхае. На фото, сделанных на новую камеру, удалось без проблем посчитать число окон в аэропорту Пудуна, который находится в 45 км. Ученые смогли улучшить предыдущий минимальный показатель, составлявший 1 м, сократив его до 60 см.

Устройство планируется использовать в условиях городской среды, поскольку она крайне неблагоприятна для точной съемки из-за большого количества сопутствующих факторов. Созданная аппаратура сможет сделать качественные фото, справившись с:

  • паразитными источниками света;
  • испарениями;
  • подвижными объектами;
  • загрязнениями окружающей среды.

Оборудование имеет небольшие габариты и легко помещается в контейнер, соразмерный обувной коробке. При необходимости его можно будет установить на беспилотник, делая качественные фото на огромной высоте.

Чжэн-Пин Ли и его коллеги в ближайшем будущем планируют увеличить допустимый предел съемки до 100 км. Кроме того, ученые работают над модернизацией алгоритмов. Грамотное варьирование стробирования даст возможность выводить результаты измерений в режиме реального времени, создавая трехмерные модели.

Существуют ли аналоги?

Единственным конкурентом, который смог бы посоревноваться с китайской новинкой, является камера на 3,2 гигапикселя, разрабатываемая в Чили с 2011 года. Авторы проекта заверили, что по завершению изобретение сможет сфотографировать автомобильные фары на расстоянии 640 км. Но оно не будет использовано в качестве самостоятельного оборудования. Устройство изготовят специально для Большого Синоптического Исследовательского Телескопа (LSST).

Руководитель проекта Стивен Кан заверил, что новая цифровая оптика для фото- и видеосъемки станет крупнейшей из когда-либо созданных.

Она будет значительно превосходить свой китайский аналог в габаритах, а ее вес составит более 3 тонн. По размерам оборудование сопоставимо с небольшим легковым авто.

Конструкция устройства также сильно отличается от проекта Чжэна-Пин Ли. Внутри него находится гигантский датчик изображений, состоящий из 189 CCD, объединенных в одну систему. Новая камера предназначена для космических исследований, но она заработает только с 2022 года. Устройство соединят с телескопом в обсерватории Серо Пахон. Каждую ночь будет делаться по 800 снимков ночного неба с 15-секундной экспозицией. Одна фотография сможет захватить область, превышающую в 49 раз размер Луны.

Оба изобретения не поступят в широкую продажу. И первую, и вторую аппаратуру разрабатывали сугубо в научных целях. Ученые планируют использовать ее для исследовательской деятельности, однако не сложно предположить, какие перспективы новая техника открывает для слежения.