Photon Force四部曲之如何利用单光子计数相机追踪动态隐藏目标

我们都知道，在国内外已经有很多种技术可以重建隐藏对象的形貌，但这些方法因为无法快速采集隐藏对象的有效信息，因此对于隐藏对象的实时运动无能为力，更加无法进行实时跟踪。而来自英国Photon Force公司的PF32 SPAD阵列+TDC 单光子计数相机因其55ps的时间分辨率、10bit时间数字转换器以及USB3.0（300k帧/秒）输出接口，毫无疑可以完全胜任动态隐藏目标的实时追踪。

比如，在障碍物无法物理穿越或者很危险的情况下，能够对隐藏在角落或墙后移动物体的运动进行探测并跟踪的能力是非常关键且有优势的。目前，已有很多方法可以重建隐藏对象的形状。 但是，这些方法又无法跟踪隐藏对象的实时运动。如果采用NLOS (Non-Line of Sight)非视距激光测距技术，向障碍物周围发出激光，利用地板的散射，即可快速检测从隐藏物体返回的光子信号，从而实现跟踪隐藏对象的实时运动。据了解，PF32 SPAD阵列+TDC 单光子计数相机拥有55ps分辨率、10bit时间数字转换器以及USB3.0（300k帧/秒）接口，仅需几秒钟就可以完成隐藏对象返回光信号的采集，立即实现对隐藏在角落或墙后的移动物体的运动进行探测及跟踪。

• 单光子灵敏度，即使在光脉冲被散射过三次后，仍然能探测到非常微弱的光信号。

• 激光脉冲从地板上散射出去，一些到达角落里的隐藏物体上，该隐藏物体将光线散射回 PF32 SPAD阵列+TDC 单光子计数相机的视野。从而被探测，使物体的位置得以确定。



• 实时跟踪运动隐藏目标，每隔3秒重建一次位置。

• 由于信号强度的降低，重建的曲线随着目标的进一步移动而变大。

PF32 SPAD阵列+TDC 单光子计数相机是武汉东隆科技有限公司中国区独家代理，它是一款32*32面阵SPAD探测器，区别于一般的SPAD面阵探测器，PF32 SPAD阵列+TDC 单光子计数相机的1024个单光子敏感SPAD像素阵列，都具有超快的55ps 时间分辨率TDC 电子元件，从而形成了一个并行的，功能强大，高度紧凑的系统。 这种并行性让生命科学、量子成像、激光雷达抑或是单光子成像领域的科研工作者，更加方便、简单的获取和验证实验结果。

［参考文献］

G. Gariepy et al., “Detection and tracking of moving objects hidden from view”

Nature Photonics, Volume 10, pages 23–26 (2016)

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