麻省理工學院（MIT）的一組工程師研發出一種突破性的影像系統，能夠透過即使是最渾濁的水域捕捉詳細的三維影像。這項新技術利用單光子探測器和先進的計算算法，預計將顯著提升水下探索、搜索和救援行動及環境監測的能力。
水下影像的突破傳統水下影像方法，如聲納和光學相機，在渾濁環境中無法提供清晰的視覺效果。水中的顆粒會散射光線，使得在高度混濁的條件下很難看見超過幾米（約 6.5 英尺）的距離。然而，這套 MIT 系統能夠在極高混濁度的水中，從最遠達 20 米（約 65.6 英尺）的距離生成清晰的三維影像。
技術運作原理該系統的核心是一個脈衝激光器，向水中發射光束。這些脈衝在物體上反彈後返回，並被高度敏感的單光子雪崩二極管（SPAD）陣列檢測到。每個光子的旅程都被記錄下來，使系統能夠計算出潛在物體的精確距離和形狀，即使只有少數光子能夠穿過旋渦沉積物回來。為了詮釋微弱信號，研究團隊開發了新的計算算法，從稀疏的散射數據中重建三維場景。結果是：在類似條件下，傳統相機無法實現的詳細影像。
潛在應用及未來影響
根據 MIT 團隊的説法，這項影像突破可能會徹底改變多種水下活動。搜索和救援團隊能夠更迅速地在渾濁的湖泊或海岸水域中定位失物或失蹤者。海洋生物學家可以研究以前被沉積物隱藏的棲息地。考古學家或許能夠發現埋藏在沉積物層下的古代沉船。此技術對於檢查水下基礎設施，如管道、橋樑或大壩，亦可能是無價之寶，因為安全和清晰度至關重要。
測試及結果研究團隊在一個專門設計的水槽中測試其原型，水質混濁到標準相機無法看見超過 3 釐米（約 1.2 英寸）的物體。使用他們的新系統時，他們成功地在最遠達 20 米（65.6 英尺）的距離上成像，這在此類條件下以前被認為是不可達的。該系統同時具備能量效率，所需的功率低於傳統主動影像方法，並且可以縮小到足以用於水下無人機或遙控車輛。
未來展望
雖然目前的原型已經是一個顯著的進步，研究人員已經在努力改進技術，旨在提高成像速度和解析度。他們設想未來的版本能夠集成到自主水下航行器中，以實現對海洋、湖泊和河流的持續監測。MIT 的新影像系統代表了克服水下能見度挑戰的重大進展，並可能開啟水下探索和安全的新時代。
