Gesichtserkennung 2.0 aus großer Entfernung
LiDAR-System von Forschern der Heriot-Watt University glänzt mit einer extrem hohen Auflösung
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Vergleich eines LiDAR-Bildes mit dem Original (Foto: Aongus McCarthy, hw.ac.uk) |
Edinburgh (pte017/07.02.2025/11:30)
Aus Hunderten Metern Entfernung lässt sich künftig ein Gesicht erkennen, jedenfalls für geübte Augen. Das klappt sogar, wenn es hinter einem Tarnnetz verborgen ist, und bei Nebel. Das gelingt mit dem "single-photon time-of-flight LiDAR", das ein Team um Aongus McCarthy von der Heriot-Watt University entwickelt hat. Entscheidend ist der Detektor, der das reflektierte Licht erfasst. Er ist so konzipiert, dass er auf einzelne Photonen reagiert. Die Forscher haben sich für Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von 1.550 Nanometern entschieden, das die Atmosphäre auch bei widrigen Verhältnissen durchdringt.
LiDAR für autonomes Fahren
LiDAR ist ein laserbasiertes Entfernungsmessgerät, das beispielsweise in autonom fahrenden Autos eingesetzt wird. Es emittiert Laserstrahlen, die von Hindernissen reflektiert werden. Aus der Laufzeit des Lichtes ermittelt das System die Entfernung auf den Zentimeter genau. Die hohe Auflösung des fortgeschrittenen LiDAR-Systems basiert auf der Vereinzelung der Photonen.
"Unser System verwendet einen Einzelphotonendetektor, der etwa doppelt so effizient ist wie Detektoren, die in ähnlichen LiDAR-Systemen eingesetzt werden, und eine mindestens zehnmal bessere Systemzeitauflösung hat. Dadurch kann das Bildgebungssystem mehr gestreute Photonen vom Zielobjekt erfassen und eine viel höhere räumliche Auflösung erzielen", so McCarthy.
Genau in 325 Metern Entfernung
Der technologische Fortschritt hat allerdings seinen Preis. Um das Rauschen, also Verfälschungen der Messungen durch Störsignale, zu reduzieren, muss der Detektor auf eine Temperatur von minus 272 Grad Celsius (ein Kelvin) gebracht werden. Das bedeutet, dass das System relativ immobil ist, weil es ein aufwendiges Kühlsystem benötigt.
Die Forscher setzen zudem Messgeräte ein, die die Laufzeit der Photonen extrem präzise erfassen, bis auf Billionstel Sekunden (Pikosekunden) genau. Zum Vergleich: In nur 1.000 Pikosekunden kann Licht etwa 300 Millimeter zurücklegen. Diese Präzision ermöglicht es, Oberflächen mit einem Höhenunterschied von nur einem Millimeter aus einer Entfernung von 325 Metern zu unterscheiden. Wegen des hohen apparativen Aufwands scheint das neue LiDAR-System vorerst vor allem für militärische Zwecke nutzbar zu sein.
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