文章插图
解放日报?上观新闻报道：中国科学技术大学潘建伟、窦贤康、徐飞虎等实验实现了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 。 该成果于日前发表在国际知名学术期刊《美国国家科学院院刊》上 。
成像是一个古老而又常新的话题 ， 从墨子的小孔成像、伽利略的观星望远镜 ， 到现代的激光雷达、核磁共振等 ， 各类成像技术为人类观察世界和探索未知提供了有力工具 。 然而 ， 这些传统成像技术都是对视域内的物体进行观测 ， 即成像的对象必须在观察者视线内 。 受限于一定范围的视场 ， 大量充斥在视场以外的视觉信息是传统成像技术无法被捕捉到的 。 非视域成像技术能够对隐藏在视线外的物体进行拍照 ， 实现“隔墙观物” ， 极大地拓展了人类的成像能力 。 可以预见 ， 在不远的未来 ， 非视域成像技术将在医疗检测、智能驾驶、军事侦察等诸多领域发挥着重要的应用价值 。
文章插图
远距离非视域成像实验装置图：A.现场实验拓扑 ， B.光学系统 ， C.隐藏场景示意 ， D. 实验装置实物 ， E. 隐藏场景远景 ， F. 隐藏场景近景 ， G.隐藏场景实物 。
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难题 。
在该项工作中 ， 研究团队从光学系统和重构算法同时出发 ， 通过系统性地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三个数量级 。 基于成像技术和算法的突破 ， 该项工作成功在现场环境下实现了对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 。
文章插图
【中国科学技术大学|“隔墙观物”！中科大潘建伟等人首次将非视域成像距离从米级提高到公里级】非视域成像实验结果图：A.原始实验数据 ， B.算法重构结果 。
这项工作为非视域成像的实用化研究开辟了一条崭新的道路 。 《美国国家科学院院刊》的审稿人一致对该工作给予高度评价 ， 称赞“这一结果代表非视域成像领域的最佳结果”“这项工作给我留下了深刻的印象 ， 因为它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” 。
推荐阅读
- 猴面包树|这种树“能吃能喝还能住”，养活无数非洲人，引进中国后画风变了
- 云南|云南昭通市威信县发生3.3级地震
- 钱学森|钱学森侄子，拿下诺奖后为何说：我不是中国人，我在美国长大
- 冰岛|数万次地震之后 冰岛一火山爆发
- 杨振宁|清华大学辟谣：杨振宁逝世系谣言
- 昆虫|近亿年前的虫珀里藏只“小怪兽”！中国科学家发现昆虫新物种
- 杨振宁|清华大学：“物理学家杨振宁近日逝世”系谣言，先生身体健康
- 杨振宁|杨振宁今年99岁，曾坦言：我放弃中国国籍后，父亲不原谅我
- 中国镇|你知道中国的“心脏”在哪吗？经国家地理测量，位于一个村庄上
- 杨振宁|杨振宁教授去世？清华大学已辟谣：先生当前身体健康