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[首藏作品](7218)新全息相機揭示更多“隐秘角落”

開車無懼轉彎盲點

新全息相機揭示更多“隐秘角落”

  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明了一種新型高分辨率相機,采用“合成波長全息術”将相幹光間接散射到隐藏物體上,這些物體再将光散射回相機,通過重建散射光信号而呈現隐藏的物體。利用它,人體的皮膚到骨頭将一覽無餘,甚至還能看到角落和散布四周的介質,如霧氣等。相關研究發表在17日的《自然·通訊》雜志上。

  為角落裡的物體成像和為人體器官成像似乎是不同的範疇,但論文第一作者弗洛裡安·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。”然而,通過骨骼的光線在人體組織内向各個方向散射,完全模糊了陰影圖像。因此,研究團隊的目标是攔截散射光,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、小探測區域和大角度視野。這意味着,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域中隐藏的物體。

  由于光隻能沿直線傳播,因此必須有不透明的障礙物(例如牆壁、灌木或汽車)讓新相機能看到拐角處。光從傳感器單元發出,從障礙物反彈,然後擊中拐角處的物體,接着光反射回障礙物并最終返回傳感器單元的檢測器。

(《科技日報》2021年11月19日第 4 版。)

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  據介紹,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生意外。它還可替代用于醫療和工業成像的内窺鏡。例如,在結腸鏡檢查時,可用它觀察腸道内的褶皺。此外,該相機在夜間和有霧的天氣下也可使用。

  總編輯圈點

  對遮擋或散射介質背後的物體成像,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範圍、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,這一方法在無創醫學成像、汽車預警導航系統以及在狹小空間進行工業檢查等方面,擁有無限潛力。

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