英媒:高性能全息相机问世 可透视大部分物件

2021-11-25 07:27
参考消息网
关键词:全息屏障墙角

参考消息网11月25日报道 据英国《每日邮报》网站11月19日报道,几乎可以透视任何东西的全息相机被研制出来。

报道称,一种高性能的全息照相机已被研制出来,它几乎能够透视任何东西,包括墙角、雾霭,甚至人类肌肉和骨骼。

由位于伊利诺伊州埃文斯顿的西北大学的研究人员研制的这一装置采用了一种名为“合成波长全息摄影”的技术。

该技术的工作原理是间接地将光线散射到隐藏的物体上,这些光线随后再次散射并返回相机,相机中的人工智能被用来重新构建原先物体的影像。

该研究团队称,这项技术距离商用还有10年时间,但届时它将能被用于汽车、闭路电视系统中,甚至作为医学扫描器。一个例子可能是在结肠镜检查术中替代内窥镜,通过收集光波来观察肠道内部褶皱的情况。

这是一个被称为“非视距”(NLOS)成像的相对较新的研究领域,该技术可以迅速捕捉到大面积区域的全视野图像。

其成像精度达到亚毫米级。利用这一分辨率,具有人工智能的相机可以拍摄到皮肤下面的东西,甚至拍摄到最细的毛细血管的工作状况。

当光线被散射到隐藏的物体上面并被再次散射回相机时,一种算法将对这些被散射回的光信号进行重建。

由于其具有高分辨率,这种方法还有可能用来对快速移动的物体进行成像,例如胸膛中跳动的心脏或是街头超速的汽车。

报道指出,这种方法不但在非侵入性医学成像方面具有明显的潜力,它还存在广泛的应用前景,其中包括建立汽车预警导航系统,以及在密闭空间进行的工业检查。

不过研究人员认为,其潜在的应用将是无限的。

报道还称,论文第一作者弗洛里安·维洛米策说:“我们的技术将带来新一波的成像能力浪潮。”

以前使用“非视距”成像技术获取隐藏物体影像的尝试遭遇到了分辨率过低和视角范围狭小等问题的困扰。以前遇到的其他问题还包括扫描装置需要用很长时间,或需要面积很大的探测区域才能测量到散射光。

这项新技术则克服了上述问题,并且能够以更高的分辨率实现穿透墙角以及皮肤和金属其他介质的成像。

它把高空间分辨率、高瞬时分辨率、小探测面积和大角度视野等性能结合到了一起。这意味着,这种相机能够以更高的分辨率对密闭空间内的微型部件,以及在较大区域内的隐藏物体进行成像。

报道称,当目标物体发生移动时,比如肉眼看不到的拐角那头的另一辆汽车,它仍然可以对其进行成像。

因为光线只能沿直线行进,因此必须要有某个不透明的屏障如墙壁、灌木丛或汽车,才能让这种新装置看到拐角另一边的东西。

光线由传感器单元发射出来,在碰上屏障后弹回,接着便碰到墙角另一边的物体。然后,光线再返回到屏障上,并最终反射进入到传感器单元的探测器中。

维洛米策说:“这就好像是我们得以在每个遥远的表面上安装了一个虚拟的计算摄像头,从而能够从那些表面的视角来观察世界。”

他说“这项技术把墙壁变成镜子”,并补充说“不仅如此,该技术还可以在夜间和大雾天气条件下工作”。

研究人员称,该技术可以用来取代或补充医学和工业成像中使用的内窥镜,例如利用光对肠道内的褶皱进行仔细观察,而不再需要向体内送入结肠检查窥镜。它还可以在大型工业设备——例如发电厂的涡轮机——工作时对其内部进行成像,从而减少运行的中断。

报道还称,该相机目前还是一款原型机,需要长达10年时间才能成为商用产品,部分原因在于获得医学批准需要时间。

相关论文发表在17日出版的英国《自然·通讯》杂志上。

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