在水下拍攝3D圖像是很棘手的，因為照明條件不一致，而且水中的顆粒會散射光線並導致失真。研究人員已經創建了一個新穎的原型系統，使用量子技術和LiDAR來克服這些困難。光探測和測距（LiDAR）系統通過測量脈衝激光從物體上反射並返回到系統接收器所需的時間（也稱為”飛行時間”）來創建圖像。LiDAR經常被用來獲得用於安全和防禦的高清晰度三維圖像。

現在，來自英國赫瑞瓦特大學和愛丁堡大學的研究人員已經設計了一個LiDAR系統原型，用於拍攝水下物體的三維圖像。該系統使用脈衝綠色激光照亮物體，然後由數千個單光子（量子）探測器來接收反射的激光。

鑑於所使用的探測器數量眾多，每秒鐘會產生數百個事件，這使得快速處理創建實時三維圖像所需的數據變得困難。為了克服這個問題，研究人員開發了專門用於處理散射光條件下圖像的算法，並將其應用於圖形處理單元（GPU）硬件。

研究人員開始測試他們的原型，將其浸泡在一個充滿渾濁水的水箱中。他們能夠在三種不同程度的雲霧中拍攝9.8英尺（3米）距離的實時3D視頻，包括移動目標的視頻。

研究人員說，這項研究的結果突出了使用量子探測技術來創造可用於傳統挑戰性環境的成像設備的好處。

該研究的主要作者Aurora Maccarone說：”單光子技術正在迅速發展，我們已經在水下環境中展示了非常有希望的結果。該方法和圖像處理算法也可用於更廣泛的場景，以改善自由空間的視覺，如在霧、煙或其他遮蔽物中。”

研究人員預見該技術設備將被用於檢查水下基礎設施，如電信電纜或調查水下考古遺址。

研究人員說，下一步是縮小他們的設備的尺寸，以便它能被整合到水下交通工具中。

這項研究發表在《光學快報》雜誌上。