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Nova câmera de captura de imagens em 3D, com o recorde de velocidade e resolução

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21 de abril 2020

Nova câmera de captura de imagens em 3D, com o recorde de velocidade e resolução. Esta você nunca verá em nenhum cupom de desconto ahahaha

Os pesquisadores desenvolveram a primeira megapixels de fótons de contagem de câmara, com base na nova geração de tecnologia de sensores de imagem que usa single-photon diodos de avalanche (SPADs).

A nova câmera pode detectar fótons de luz em velocidades sem precedentes – o que poderia permitir muito mais rápido aquisição de imagens 3D para aplicações tais como realidade aumentada (AR) e LiDAR sistemas para veículos autônomos.

“Graças a sua alta resolução e capacidade para medir a profundidade, esta câmara pode tornar realidade virtual mais realista e deixar de interagir com a realidade aumentada informações de uma forma suave”, disse Edoardo Charbon, fundador e chefe do Avançado Quantum de Arquitectura Laboratório AQUALab), na Suíça, da École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL).

A sua equipa criaram um dos menores SPAD pixels já concebido e reduziu o consumo de energia de cada pixel para menos de 1 microwatt, mantendo a velocidade e precisão de comando. A nova câmera pode capturar imagens em até 24.000 quadros por segundo. Para efeito de comparação, 30 quadros por segundo é a taxa padrão usado para gravar o vídeo para a televisão.

“Para aplicações de transporte, esta câmara pode ajudar a atingir níveis sem precedentes de autonomia e segurança, permitindo que vários de baixo poder LiDAR dispositivos para ser usado em um veículo, proporcionando rápido, de alta-resolução em 3D vistas dos arredores”, disse Kazuhiro Morimoto, um dispositivo semicondutor engenheiro trabalhando na Canon no Japão, que colaboraram com esta descoberta. “Em um pouco mais distante futuro, o quantum de comunicação, de detecção e de computação poderia beneficiar-se com fótons de contagem de câmeras com multi-megapixel de resolução.”

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Em menos de 20 anos, SPAD sensores têm avançado a partir de uma novidade para as versões que são padrão em câmeras de smartphones e muitos outros dispositivos. O sucesso desta tecnologia vem do fato de que SPAD sensores são extremamente eficientes na detecção único fótons e convertê-los em sinais elétricos que são armazenados em uma memória digital. Uma câmera de grande formato, pode ser criado através da construção de uma matriz de pixels, que contêm, cada um, um SPAD.

Para este novo trabalho, Charbon a equipe empatou em 15 anos de pesquisa do EPFL, para criar um extremamente rápido, câmera de alta resolução que aproveita SPAD tecnologia de imagem avançada. Sua câmera detecta único fótons e os converte em sinais elétricos em uma proporção de 150 milhões de vezes por segundo. Cada SPAD sensor pode ser finamente controlada para permitir que a luz para apenas 3,8 nanossegundos a menos do que quatro bilhonésimos de um segundo. Esta “velocidade do obturador” pode capturar extremamente movimento rápido ou ser usada para aumentar a gama dinâmica – a diferença entre os mais sombrios e os mais leves em tons de uma imagem adquirida.

Este recorde de velocidade aumenta os cálculos de quanto tempo leva o indivíduo fótons para viajar a partir de uma fonte para uma câmera, conhecido como tempo de voo. Combinando esta informação com a capacidade de, simultaneamente, a captura de um milhão de pixels (1MP) produz ultra-rápida de imagem 3D reconstruções, o que poderia revelar-se útil em uma ampla variedade de campos, tais como o automotivo, de robótica, de segurança e de aplicações científicas, incluindo o quantum de imagem e de ultra-alta velocidade de imagens.

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Um artigo que descreve a descoberta aparece na Optical Society: “Em SPAD de investigação, a realização de um sensor megapixel tem sido considerado um dos mais importantes marcos para mais de uma década”, observam os autores. “O tamanho da matriz de nossa sensor é o maior, quatro vezes maior do que a do estado-da-arte sensor, enquanto que a densidade de pixels é uma das menores.”

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