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图1:内窥镜激光雷达。(a)实验装置示意图。(b)所记录的真实现场的快照。(c)用内窥镜系统获得的典型深度分辨率图像。每帧捕获时间为200毫秒。框架显示的棋子在一个旋转棋盘位于大约深度。30厘米，以5赫兹的帧率记录。 -
图2:在逐渐增加场景深度的情况下，深度分辨率电影的快照。左栏显示了每个场景的直接相机图像。在这些图像中，场景深度编码在颜色通道中，场景反射率编码在透明度通道中。相对时间在每一帧的顶部给出。 -
图3:增强保真度的3D成像。三维重建的人体模型头部位于30厘米范围内的一系列视图。在这里，深度被表示为表面轮廓，反射率被渲染为表面阴影。重建的数据在2秒内获得。
新闻与观点
单纤维成像在3D观看方面具有巨大的潜力
2022年1月19日
由格拉斯哥大学光学小组领导的国际科学家已经能够使用飞行时间3D成像从单一多模光纤创建视频图像。
格拉斯哥大学皇家学会研究教授、英国量子增强成像中心QuantIC的首席研究员迈尔斯·帕吉特教授说:“在诸如内窥镜和bortic等应用中，成像传统上是通过使用一束光纤来实现的，图像中的每个像素都有一根光纤，这导致设备只有手指那么粗。”
“作为一种替代方案，我们正在开发一种新技术，通过一根人类头发宽度的纤维进行成像。我们的目标是创造新一代的单纤维成像设备，可以产生远程场景的3D图像。”
他还希望该项目将产生新的联系，突出正在开发的技术的可能最终用户。
通常情况下，当光穿过一根光纤时，模式之间的串扰会扰乱光，使图像无法识别。为了解决这个问题，研究小组使用了先进的光束整形技术，将输入激光束打到光纤上，在输出端形成一个单点。然后，该光点扫描整个场景，系统测量进入另一纤维的背向散射光的强度——给出图像中每个像素的亮度。
通过使用脉冲激光，他们还测量光的飞行时间，从而测量图像中每个像素的范围。这些3D图像可以在距离纤维端几十毫米到几米的距离上记录，具有毫米级的距离分辨率和帧率，足以感知接近视频质量的运动。
该原型系统通过一根40厘米长的光纤以5hz的频率传输图像，每帧包含大约4000个独立的可分辨特征，深度分辨率约为5mm。目前，多模光纤在校准后必须保持在固定位置。
未来的研究将着眼于减少校准时间和管理弯曲纤维的动态特性。该团队的目标是与工业界合作，在未来十年将这种改变世界的研究发展为功能技术。
该项目是格拉斯哥大学、埃克塞特大学、格拉斯哥夫劳恩霍夫应用光子学中心、德国莱布尼茨光子技术研究所和捷克布尔诺理工大学物理学家之间的合作。
这项研究得到了工程和物理科学研究委员会(EPSRC)、英国国家量子技术计划(UKNQTP)、欧洲研究委员会(ERC)、英国皇家工程院和英国皇家学会的资助。
“通过多模光纤进行飞行时间3D成像”发表在《科学》杂志上。
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