新激光雷達(dá)可在數(shù)百米外“看清”人臉

  在325米外，人的眼睛或許只能分辨出一個(gè)人的頭部和身體，除此之外就很難看出什么區(qū)別了。但包括英國赫瑞-瓦特大學(xué)、美國麻省理工學(xué)院在內(nèi)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)一種新型激光雷達(dá)掃描儀，可在如此遠(yuǎn)處對(duì)人的面部進(jìn)行精細(xì)分析，并創(chuàng)建出面部三維（3D）模型。這種激光雷達(dá)甚至能捕捉到小到1毫米的凸脊和凹痕。相關(guān)論文發(fā)表在新一期《光學(xué)》雜志上。

新型激光雷達(dá)成像系統(tǒng)可以從數(shù)百米外對(duì)人臉進(jìn)行3D成像。

圖片來源：英國《新科學(xué)家》網(wǎng)站

  團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的是一種單光子飛行時(shí)間激光雷達(dá)（LiDAR）系統(tǒng)。該系統(tǒng)發(fā)射激光脈沖，這些脈沖與物體碰撞后反射回設(shè)備。激光雷達(dá)通過測量每個(gè)脈沖往返所需的時(shí)間，就能確定物體的形狀。該系統(tǒng)能夠獲取距離達(dá)1公里遠(yuǎn)處的物體或場景的高分辨率3D圖像，即使在環(huán)境惡劣或物體被樹葉、偽裝網(wǎng)遮擋的情況下，也能實(shí)現(xiàn)精細(xì)成像，大大提高了安全監(jiān)控和遙感能力。

  為了達(dá)到提高分辨率，團(tuán)隊(duì)仔細(xì)校準(zhǔn)調(diào)整不同的組件，如設(shè)備內(nèi)部用于引導(dǎo)激光脈沖的微小部件。為了讓設(shè)備能夠區(qū)分單個(gè)光子，團(tuán)隊(duì)使用了一種基于極細(xì)超導(dǎo)線的光檢測傳感器，而這種組件在激光雷達(dá)中并不常見。此外，還需要過濾掉可能進(jìn)入探測器并降低圖像質(zhì)量的陽光。

  測試表明，該系統(tǒng)分別在45米和325米日光條件下，拍攝了一名團(tuán)隊(duì)成員的人臉3D圖像，分辨出了其面部小至1毫米的特征，深度分辨率比他們之前的紀(jì)錄提高了大約10倍。而在更小尺度上，他們從32米外拍攝了樂高小人偶的圖像。在另一項(xiàng)測試中，他們對(duì)1公里外的一段通信塔進(jìn)行了拍攝。

  該系統(tǒng)出色的深度分辨率意味著，它特別適合對(duì)雜亂背景后的物體成像，這對(duì)于數(shù)碼相機(jī)來說是一個(gè)難題。團(tuán)隊(duì)表示，創(chuàng)建周圍環(huán)境的詳細(xì)3D地圖，對(duì)于自動(dòng)駕駛汽車甚至一些機(jī)器人來說也至關(guān)重要。