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采访人员从中国科学技术大学获悉 ， 该校潘建伟、窦贤康、徐飞虎教授等在国际上实验实现了1.43公里的远距离非视域成像 ， 首次将成像距离从米级提高到公里级 ， 为非视域成像技术的开拓及在实际场景中的应用开辟了新道路 。 该成果日前发表于《美国国家科学院院刊》上 。
传统成像技术都是对视域内的物体进行观测 。 非视域成像技术则能够对隐藏在视线外的物体进行拍照 ， 实现“视线拐弯”“隔墙观物” ， 极大地拓展了人类的成像能力 ， 未来在医疗检测、智能驾驶、军事侦察等领域将发挥重要作用 。
光学非视域成像的实现过程通常是将激光脉冲发射到中介墙上 ， 利用中介墙使激光散射到被遮挡的非视域场景中 ， 该场景中的隐藏物体再次将激光散射到中介墙上 ， 最后被中介墙散射至接收系统 。 整个过程激光经历了三次漫反射 ， 通过记录光量子的飞行时间信息 ， 并利用计算成像算法可以实现对非视域场景的重构 。
然而 ， 由于激光经过多次漫反射 ， 整个光路存在巨大的衰减 ， 使得非视域成像目前仅在实验室内进行短距离的原理性验证 。 此外 ， 多次漫反射导致的时空信息混杂 ， 使得成像算法成为一个科研难题 。
科研人员从光学系统和重构算法出发 ， 通过系统性设计远距离成像解决方案 ， 发展高效率、低噪声的非视域成像系统以及高效的成像算法 ， 将非视域成像的距离从米级提高到公里级 ， 相比先前的实验结果提升了3个数量级 。 在光学系统方面 ， 他们基于双望远镜共焦光学设计 ， 开发了一套近红外波长的高效率非视域成像系统 ， 成功克服漫反射带来的160分贝光学衰减 。 在算法方面 ， 采用凸优化算法 ， 并结合精确的成像模型和压缩感知等成像理论 ， 解决了多次漫反射所导致的时空混合问题 。 最终 ， 成功在现场环境下实现对1.43公里外的非视域场景进行成像以及对隐藏的物体进行实时跟踪 。
审稿人认为 ， “这一结果代表非视域成像领域的最佳结果” ， “使整个非视域成像领域在实际环境中的应用迈出了一大步” 。
【成像|隔墙观物！我国科学家实现远距离非视域成像】(来源:科技日报)
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