据美国科技日报网3月21日消息称，美国麻省理工学院（MIT）官方发文公布了一款其媒体实验室（Media Lab）旗下摄影文化小组（Camera Culture Group）开发出的新型成像系统，该系统可以在人类视觉无法穿透的浓雾中测量物体距离。
这一技术或将成为人类在全自动无人驾驶汽车研发道路上迈出的关键一步。实际不仅无人驾驶需要穿透浓雾的图像获得能力，有人驾驶一样需要，高速公路经常因为突然出现的团雾发生重大死亡事故。据统计，全国公安交通管理部门共排查年均发生3次以上团雾的高速公路路段1468处，其中年均发生20次以上团雾的路段340处，年均发生30次以上的140处，年均发生40次以上的40处，年均发生50次以上的19处，年均发生60次以上的12处。
仅以2012和2013年为例，2012年2月11日上午8点20分左右，因受多处团雾天气的影响，宁杭高速公路溧阳西往南京方向车道，陆续发生多起交通事故，近30辆车辆发生相撞。事故造成2人死亡6人受伤。 2012年4月15日6时30分左右，因大雾及局部团雾影响，沈海高速公路连云港段由南向北发生7起交通事故，事故造成5死11伤。2012年5月28日6时37分至7时20分，在京珠高速公路（信阳段）因突发团雾共相继发生交通事故13起，其中重大交通事故5起，事故造成8人死亡，13人受伤。
2012年6月3日清晨5时20分至40分，沈海高速公路盐城开发区段，因突发团雾，双向车道相继发生7起共约60辆机动车追尾事故，事故共造成11人死亡，30多人受伤，其中5人重伤。 2012年10月20日，唐津高速天津方向5到10公里内突发三起因团雾引起的交通事故，造成近60辆车辆相撞，20名人员伤亡。2013年1月27日，一名恩施大客司机因突遇团雾，采取避让措施不及，与前方车辆发生碰撞，继而后方车辆又撞上来，该司机当场身亡，另有11名乘客不同程度受伤。 2013年6月4日6时许，在京港澳高速公路驻马店833至841公里路段，因突发团雾引发东西两侧16起交通事故。此次系列交通事故共造成京港澳高速56车相撞致14人死亡。
不仅汽车需要穿透浓雾的图像获得能力，飞机、无人机、轮船等也需要。目前能够破雾的通常是94GHz毫米波雷达，不过毫米波雷达受物理局限，角分辨率远低于激光雷达，激光雷达的角分辨率通常是毫米波雷达的100倍。毫米波雷达在大多数情况下只能显示物体的有无，只能显示为一个点，物体的轮廓无法获得。还有一些利用结构光或其他种类的摄像头技术，它们都需要一个先验（Prior）知识，例如场景的深度图，显然不可能用于汽车、飞机、无人机这些实时性高的动态领域。
用单光子激光雷达穿透浓雾获得图像的原理非常简单。在晴朗的天气中，光的返回时间真实地表明反射它的物体的距离。但雾气会使光线随机散射。在有雾的天气中，大部分到达相机传感器的光线都会被空气中的水滴反射。这就形成了两种时间特性完全不同的两种光反射，一种是没有目标（Target）反射的伽马分布，一种是目标被雾遮挡后的高斯分布。利用这种特性，我们可以将背景反射光子（伽马分布）和物体反射光子（高斯分布）分开，从而获得被被雾遮挡后的目标的清晰图像。上图也清晰表明这个流程，第一步，检测光子的时间全局分布特性。第二步估算出背景光分布特性。第三步用全局分布特性减去背景光，获得目标分布特性。第四步，根据目标分布特性获得目标的图像反射和深度信息。第五步，把图像和距离信息显示在HUD上。
全局分布特性
背景光的伽马分布模型
单光子激光雷达实际就是一种光学相机，只是它采集的是它发出的激光到达目标后反射的光子数量信息，而传统的数码相机是采集的自然光到达目标后反射的光子数量信息。两者是完全一致的，只不过单光子激光雷达不依赖自然光，可以全天候全天时工作。
上图为MIT选用的单光子激光雷达或者说单光子相机，由英国爱丁堡的一家名为PhotonForce的公司提供，阵列为32*32，TDC精度高达55皮秒，而传统激光雷达的脉冲宽度都在5-30纳秒之间。1纳秒等于1000皮秒，1秒等于1万亿皮秒。
上图为MIT的与传统的百万（千万）像素数码相机对比的实验结果，单光子的阵列只有32*32，也就是1024像素。尽管如此，在OT也就是光学厚度大于2.0时，传统数码相机几乎无效，而单光子仍然有效，且能够提供深度信息，传统的数码相机是永远无法提供的。碍于条件限制，MIT只能使用1024像素的单光子相机，如果MIT能拿到普里斯顿光机所的512*128阵列的单光子相机，效果要比这个好很多，不过福特已经收购了普里斯顿光机所。
OT与距离无关，单光子相机破雾拍照能力与距离成反比，因为距离越远，光子到达时间之间的差异会加大，更容易把背景光分离，得到真实的图像，所以MIT在做单光子相机破雾拍照实验时定的距离非常近，只有57厘米，这相当具备挑战性。这套系统的有效距离在0.5-几百米之间，甚至可以做到几公里。
测绘领域的单光子激光雷达已经商业化量产，Quanergy的激光雷达前端采用OPA，后端就是单光子，丰田则在2011年就有能力自制单光子阵列。目前单光子激光雷达最大缺点是像素数太低，MIT的林肯实验室据说已经能够实现百万级像素，但该实验室由美国军方资助，产品不对外。单光子激光雷达或者说单光子相机在军事领域应用极为广泛，也因此，欧美对中国禁运此类器件，中国科研院所大多只能使用8*8阵列的做研究。