Bilder aus 45 Kilometer Entfernung – das geht, mit dieser neuen Kamera!

Es ist eine Herausforderung, ferne Objekte auf der Erde zu fotografieren. Denn es ist nicht gerade einfach, genügend Licht von einem Motiv aus großer Entfernung aufzunehmen und die Atmosphäre der Erde führt außerdem zu Verzerrungen, die das Bild ruinieren können. Das macht es schwierig, ein Bild über eine Entfernung von ein paar Kilometern zu schießen. Vorausgesetzt, die Kamera ist hoch genug über dem Boden montiert, um die Erdkrümmung zu überwinden.

In den letzten Jahren haben Forscher damit begonnen, empfindliche Photodetektoren zu optimieren. Diese Detektoren sind so empfindlich, dass sie einzelne Photonen aufnehmen und damit Bilder von Personen zusammensetzen können, die bis zu 10 Kilometer entfernt sind. Das ist schon ziemlich einzigartig, doch nun übertrifft ein neues Projekt von der University of Science and Technology in Shanghai diese Entfernung sogar noch.

Bei dem Projekt werden Einzelphotonen-Detektoren in Kombination mit einem Algorithmus zur computergestützten Bildgebung verwendet. Der Algorithmus kann dabei hochauflösende Bilder erzeugen, indem er die spärlichsten Datenpunkte zu einem guten Foto zusammenfügt. So können Motive bis zu 45 Kilometer entfernt in einer von Smog geplagten städtischen Umgebung fotografiert werden – Wahnsinn!

Die neue Technik ist im Prinzip relativ einfach. Sie basiert auf der Lidarbeleuchtung eines Objekts mit Laserlicht und der anschließenden Erzeugung eines Bildes aus dem reflektierten Licht. Der große Vorteil dieser Technik besteht darin, dass die vom Objekt reflektierten Photonen innerhalb eines bestimmten, von der Entfernung abhängigen Zeitfensters zum Detektor zurückkehren. Daher können alle Photonen, die außerhalb dieses Fensters ankommen, ignoriert werden, was das Bildrauschen reduziert.

Um dieses System noch besser zu machen, setzen die Forscher der Shanghai-Universität einen Infrarot-Laser ein, der Sonnenphotonen heraus filtern kann, die den Detektor sonst überfordern und das Bild verzerren würden. Der letzte Schritt besteht darin, einen Algorithmus zu entwickeln, der ein Bild aus den Einzelphotondaten zusammenfügt. Diese Art von Algorithmus hat in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen und wird in Zukunft auch weiter entwickelt.

Die Ergebnisse des Teams sprechen für sich. Sie fotografierten in Shanghai ein Gebäude, dass etwa 45 Kilometer entfernt stand und man kann das Motiv tatsächlich gut erkennen. Das Team kann sich vorstellen, die Technik in luftgestützten Überwachungen sowie Zielerkennung und -identifikation einzusetzen und das Gerät ist dafür sogar sehr portabel. Es ist nur in etwa so groß wie ein Schuhkarton.

via: technologyreview