3D-Scans mit neuer Präzision 15.04.2013, 16:46 Uhr

Laserkamera schießt dreidimensionale Fotos aus einem Kilometer Entfernung

Eine Laserkamera, die schottische Wissenschaftler entwickelt haben, liefert 3D-Aufnahmen in bisher ungewohnter Präzision und aus großer Entfernung. Im Visier haben die Forscher vor allem das Scannen von Objekten wie Autos.

Das neue Kamerasystem macht 3-D-Bilder mit höchster Auflösung auf eine Entfernung von bis zu einem Kilometer.

Das neue Kamerasystem macht 3-D-Bilder mit höchster Auflösung auf eine Entfernung von bis zu einem Kilometer.

Foto: Optics Express

Bisherige Kamerasysteme, mit denen dreidimensionale Aufnahmen gemacht werden können, haben etliche Beschränkungen. Meist arbeiten sie nur auf kürzere Distanzen und tun sich schwer bei Objekten, die das Laser-Licht nicht gut reflektieren. Mit der neuen Kamera, die ein Physikerteam von der Universität Heriot-Watt gebaut hat, soll sich das ändern. Die Forscher versprechen Aufnahmen mit einer exzellenten Genauigkeit im Millimeterbereich aus bis zu einem Kilometer Entfernung.

Neuer Sensor zählt jedes einzelne Photon

Um die 3D-Informationen zu bekommen, verwendet man Laserstrahlen, die das Objekt abtasten. Der Sensor in der Kamera, der das reflektierte Licht aufnimmt, berechnet dann aus der Zeit, die das Laser-Licht unterwegs war, die Distanzen. Die schottischen Physiker verwendeten für ihren Laser kein sichtbares Licht, das eine Wellenlänge zwischen 380 und 750 Nanometer hat, sondern sehr langwelliges, energiearmes Licht. Mit einer Wellenlänge von 1.560 Nanometern ist es unsichtbar und für die Augen nicht gefährlich. In den bisher gebauten 3D-Kameras konnte es aber von den Sensoren nicht erfasst werden.

Im Sensor der neuen Kamera ist das anders, denn die Wissenschaftler verwendeten supraleitende Materialien, die fast keinen elektrischen Widerstand haben. Sie sind äußerst empfindlich und registrieren jedes einzelne Photon, das sie trifft. Dadurch entsteht die ungewöhnlich hohe Präzision der Aufnahme und die Laserkamera kann auch Objekte erfassen, die anderes Laserlicht schlecht reflektieren.

Das System soll kleiner, schneller und unterwassertauglich werden

Vornehmlich sollen mit dem System von Menschen gemachte Objekte wie Fahrzeuge gescannt werden können. Mit einigen Softwareänderungen könne man auch deren Richtung und Geschwindigkeit erfassen, hoffen die Forscher. Für die wissenschaftliche Anwendung könnte die 3D-Kamera etwa in Flugzeugen eingesetzt werden, wenn von oben Vegetationsgebiete gescannt werden sollen, um Größe und Gesundheit der Pflanzen zu bestimmen. Dafür wollen die Forscher versuchen, die Reichweite der Kamera auf bis zehn Kilometer auszudehnen. Außerdem soll das System unterwassertauglich gemacht werden, damit Meeres- oder Seeböden abgetastet werden können.

Jetzt arbeiten die Forscher daran, ihre Laserkamera kleiner und schneller zu machen. Das System kann zwar die Daten in Sekundenschnelle sammeln, aber deren Auswertung dauert bisher noch zwischen fünf und sechs Minuten. Ein weiteres Problem sind die Supraleiter im Sensor der Kamera. Ihre Temperatur muss extrem heruntergekühlt werden, was den praktischen Einsatz bislang schwierig macht.

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