開車無懼轉彎盲點 新全息相機揭示更多“隱秘角落”

  來源:科技日報張佳欣2021-11-19
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核心提示:科技日報北京11月18日電 (實習記者張佳欣)美國西北大學研究人員發(fā)明了一種新型高分辨率相機,采用“合成波長全息術”將相干光間接散射到隱藏物體上,這些物體再將光散射

科技日報北京11月18日電 (實習記者張佳欣)美國西北大學研究人員發(fā)明了一種新型高分辨率相機,采用“合成波長全息術”將相干光間接散射到隱藏物體上,這些物體再將光散射回相機,通過重建散射光信號而呈現(xiàn)隱藏的物體。利用它,人體的皮膚到骨頭將一覽無余,甚至還能看到角落和散布四周的介質,如霧氣等。相關研究發(fā)表在17日的《自然·通訊》雜志上。

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為角落里的物體成像和為人體器官成像似乎是不同的范疇,但論文第一作者弗洛里安·威洛米澤說,二者實際密切相關,都需要處理散射介質,光線照射到物體并以無法再看到物體直接圖像的方式散射。

威洛米澤說:“當用手電筒照射你的手時,你會在手的另一邊看到亮點,但從理論上講,你的骨骼應該會有一個暴露出輪廓或結構的影子?!比欢ㄟ^骨骼的光線在人體組織內向各個方向散射,完全模糊了陰影圖像。因此,研究團隊的目標是攔截散射光,重新測量有關其傳播時間的信息,以揭示無法被成像的物體。

為了克服可以對光進行高精度測量的探測器成本高昂的問題,研究團隊通過合并來自兩個激光器的光波,形成了一種為不同散射場景下進行全息成像而量身定做的合成光波。這是第一種能在角落周圍通過散射介質進行成像的技術。該方法結合了高空間分辨率、高時間分辨率、小探測區(qū)域和大角度視野。這意味著,即使在物體移動的情況下,相機也能以高分辨率拍攝出狹小空間中的微小特征以及大面積區(qū)域中隱藏的物體。

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由于光只能沿直線傳播,因此必須有不透明的障礙物(例如墻壁、灌木或汽車)讓新相機能看到拐角處。光從傳感器單元發(fā)出,從障礙物反彈,然后擊中拐角處的物體,接著光反射回障礙物并最終返回傳感器單元的檢測器。

據(jù)介紹,由于具有高時間分辨率,該相機還可對快速運動的物體成像,例如心跳或街角飛馳的汽車。車輛轉彎時,該相機可看到附近車輛以防發(fā)生意外。它還可替代用于醫(yī)療和工業(yè)成像的內窺鏡。例如,在結腸鏡檢查時,可用它觀察腸道內的褶皺。此外,該相機在夜間和有霧的天氣下也可使用。

對遮擋或散射介質背后的物體成像,其實是一個相對較新的研究領域,即所謂非視距成像。與相關的非視距成像技術相比,新方法可快速獲取大范圍、亞毫米精度的全視野圖像,在這種分辨率水平下,相機甚至可透過皮膚成像,看到哪怕最微小的毛細血管。因此,這一方法在無創(chuàng)醫(yī)學成像、汽車預警導航系統(tǒng)以及在狹小空間進行工業(yè)檢查等方面,擁有無限潛力。

(編輯:月兒)


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