Selbstfahrende Autos und sogar Autos, die Spurhalteassistenten oder andere Ergänzungen verwenden, verlassen sich stark auf Computer Vision und LIDAR, um zu lesen und einen Sinn für ihre Umgebung zu ergeben. Sie können es schon besser als Menschen, aber es gibt einen weiteren Schritt, der sie noch viel sicherer machen könnte: Was wäre, wenn diese Autos um die Ecke sehen könnten?
„Zu sagen, dass Ihr Auto nicht nur sehen kann, was sich davor befindet, sondern auch, was sich hinter einer Kurve befindet und daher wesentlich sicherer ist als jedes von Menschen angetriebene Auto, könnte äußerst wichtig sein“, sagt Daniele Faccio, Professor von Physik an der Heriot-Watt University in Edinburgh, Schottland.
Separate, aber ergänzende Forschungen der University of Wisconsin, des MIT und von Heriot-Watt gehen dieses Problem an und machen große Fortschritte. Das Hauptaugenmerk liegt auf superschnellen, supersensitiven Kameras, die die Rückschläge des gestreuten Laserlichts auslesen und diese in eine Art Bild rekonstruieren, wie LIDAR, Radar und Sonar funktionieren.
Diese Technologie eignet sich für Anwendungen, die weit über autonome Fahrzeuge hinausgehen. Das war nicht einmal die Hauptmotivation, als Andreas Velten an der Universität von New Mexico mit dem Studium von Femtosekundenlasern (einer Billiardstel Sekunde) und ihrer Anwendung in der Bildgebung am MIT begann. Inzwischen haben ein Professor und wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Universität von Wisconsin, Velten, und sein Labor eine Kamera entwickelt und patentiert, mit der ein 3D-Bild eines Objekts, das sich um eine Ecke befindet, rekonstruiert werden kann.
Die Forschung konzentriert sich hauptsächlich auf superschnelle, supersensitive Kameras, die die Rückschläge von gestreutem Laserlicht lesen und diese in ein Bild rekonstruieren. 
Diese Kameras können zur Fernerkundung, insbesondere von Gefahrenbereichen, verwendet werden, um beispielsweise die Bewohner eines Gebäudes während eines Hausbrands zu sehen. (Mit freundlicher Genehmigung des Morgridge Institute for Research) 
Das Innere eines Gebäudes vor dem Betreten beurteilen zu können, hat offensichtliche Vorteile. (Mit freundlicher Genehmigung des Morgridge Institute for Research) 
Das Labor von Velten arbeitet an der Anwendung der Technologie zum Durchschauen der Haut (die auch streut) als nicht-invasives medizinisches Diagnosewerkzeug. (Mit freundlicher Genehmigung des Morgridge Institute for Research) 
Eine Kamera, die um Ecken sehen kann, hat auch industrielle Anwendungen. (Mit freundlicher Genehmigung des Morgridge Institute for Research) Um einen Sinn für das Objekt zu haben und es überhaupt zu sehen, ist eine Kamera erforderlich, die den Lichtdurchgang verfolgt. Ein Laser, der sich an oder in der Nähe der Kamera befindet, feuert kurze Lichtblitze ab. Jedes Mal, wenn diese Pakete auf etwas treffen - beispielsweise eine Wand auf der anderen Seite der Ecke -, streuen die Photonen, aus denen das Licht besteht, in alle Richtungen. Wenn genug von ihnen in genügend verschiedene Richtungen springen, gelangen einige zurück zur Kamera, nachdem sie mindestens dreimal gesprungen sind.
„Es ist den Daten, die LIDAR sammeln würde, sehr ähnlich, außer dass LIDAR den ersten Sprung von der direkten Oberfläche aufruft und ein 3D-Bild davon erstellt. Wir kümmern uns um den Sprung höherer Ordnung, der danach folgt “, sagt Velten. „Bei jedem Sprung teilen sich die Photonen. Jedes Photon enthält eine einzigartige Information über die Szene. “
Da das Licht zu verschiedenen Zeiten von verschiedenen Oberflächen reflektiert wird, muss die Kamera so ausgestattet sein, dass sie den Unterschied erkennt. Dazu wird der genaue Zeitpunkt des Auftreffens des Photons auf einen Rezeptor aufgezeichnet und die Wege berechnet, die das Photon hätte nehmen können. Wenn Sie dies für viele Photonen und eine Reihe von verschiedenen Winkeln des Lasers tun, erhalten Sie ein Bild.
Die Technik erfordert auch einen Sensor, der als Einzelphotonen-Lawinendiode bezeichnet wird und auf einem Siliziumchip aufgebaut ist. Der so genannte SPAD kann winzige Lichtmengen (einzelne Photonen) mit Billionen Bildern pro Sekunde registrieren - das ist schnell genug, um zu sehen, wie sich das Licht bewegt.
„Sie funktionieren wie Geigerzähler für Photonen“, sagt Velten. „Wenn ein Photon auf ein Pixel des Detektors trifft, sendet es einen Impuls aus, der vom Computer registriert wird. Sie müssen schnell genug sein, um jedes Photon einzeln zählen zu können. “
Faccios Labor verfolgt einen etwas anderen Ansatz und verwendet die gleiche Technologie. Während die neueste Version von Velten in der Lage war, ein 3D-Bild mit einer Auflösung von etwa 10 Zentimetern (und einer Verringerung von Größe und Kosten gegenüber früheren Generationen) anzuzeigen, konzentrierte sich Faccio auf die Verfolgung von Bewegungen. Auch er verwendet einen SPAD-Sensor, hält den Laser jedoch stationär und zeichnet weniger Daten auf, sodass er dies schneller tun kann. Er bekommt Bewegung, kann aber nicht viel über die Form erzählen.
„Ideal wäre es, beide zusammen zu haben, das wäre fantastisch. Ich bin mir momentan nicht sicher, wie ich das machen soll “, sagt Faccio. Beide müssen auch an der Verwendung von augensicheren Lasern mit geringerer Leistung arbeiten. „Das eigentliche Ziel ist, in 50 Metern Entfernung echte Menschen zu sehen. Dann wird das Ding nützlich. “
Andere mögliche Anwendungen sind die Fernerkundung, insbesondere von explosionsgefährdeten Bereichen, z. B. um die Bewohner eines Gebäudes während eines Hausbrands zu sehen. Es gibt auch militärisches Interesse, sagt Faccio; Das Innere eines Gebäudes vor dem Betreten beurteilen zu können, hat offensichtliche Vorteile. Velten's Labor arbeitet daran, die Technologie anzuwenden, um durch Nebel (der auch Photonen streut) oder durch Haut (der auch streut) als nicht-invasives medizinisches Diagnosewerkzeug zu sehen. Er spricht sogar mit der NASA über die Darstellung von Höhlen auf dem Mond.
In Zusammenarbeit mit dem Jet Propulsion Lab der NASA entwickelt das Velten-Labor einen Vorschlag, einen Satelliten mit einer Hochleistungsversion des Geräts in die Umlaufbahn um den Mond zu bringen. Wenn es an bestimmten Kratern vorbeikommt, kann es feststellen, ob sie sich seitlich ins Innere des Mondes erstrecken. Solche Höhlen könnten eines Tages einen guten Schutz für Mondbasen bieten, sagt Velten.
