科技日報(bào)實(shí)習(xí)記者 張佳欣
美國西北大學(xué)研究人員發(fā)明了一種新型高分辨率相機(jī)，采用“合成波長全息術(shù)”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(jī)，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(zhì)，如霧氣等。相關(guān)研究發(fā)表在17日的《自然·通訊》雜志上。
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(shí)際密切相關(guān)，都需要處理散射介質(zhì)，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(dāng)用手電筒照射你的手時(shí)，你會(huì)在手的另一邊看到亮點(diǎn)，但從理論上講，你的骨骼應(yīng)該會(huì)有一個(gè)暴露出輪廓或結(jié)構(gòu)的影子。”然而，通過骨骼的光線在人體組織內(nèi)向各個(gè)方向散射，完全模糊了陰影圖像。因此，研究團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是攔截散射光，重新測量有關(guān)其傳播時(shí)間的信息，以揭示無法被成像的物體。
為了克服可以對光進(jìn)行高精度測量的探測器成本高昂的問題，研究團(tuán)隊(duì)通過合并來自兩個(gè)激光器的光波，形成了一種為不同散射場景下進(jìn)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(zhì)進(jìn)行成像的技術(shù)。該方法結(jié)合了高空間分辨率、高時(shí)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(dòng)的情況下，相機(jī)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。
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(jī)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(shí)間分辨率，該相機(jī)還可對快速運(yùn)動(dòng)的物體成像，例如心跳或街角飛馳的汽車。車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，該相機(jī)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(nèi)窺鏡。例如，在結(jié)腸鏡檢查時(shí)，可用它觀察腸道內(nèi)的褶皺。此外，該相機(jī)在夜間和有霧的天氣下也可使用。
總編輯圈點(diǎn)
對遮擋或散射介質(zhì)背后的物體成像，其實(shí)是一個(gè)相對較新的研究領(lǐng)域，即所謂非視距成像（NLOS）。與相關(guān)的非視距成像技術(shù)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(jī)甚至可透過皮膚成像，看到哪怕最微小的毛細(xì)血管。因此，這一方法在無創(chuàng)醫(yī)學(xué)成像、汽車預(yù)警導(dǎo)航系統(tǒng)以及在狹小空間進(jìn)行工業(yè)檢查等方面，擁有無限潛力。
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