英媒:高性能全息相機問世 可透視大部分物件

北京新浪網 (2021-11-25 07:27)
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原標題:英媒:高性能全息相機問世 可透視大部分物件 來源:參考消息網

參考消息網11月25日報導 據英國《每日郵報》網站11月19日報導,幾乎可以透視任何東西的全息相機被研製出來。

報導稱,一種高性能的全息照相機已被研製出來,它幾乎能夠透視任何東西,包括牆角、霧靄,甚至人類肌肉和骨骼。

由位於伊利諾伊州埃文斯頓的西北大學的研究人員研製的這一裝置採用了一種名為「合成波長全息攝影」的技術。

該技術的工作原理是間接地將光線散射到隱藏的物體上,這些光線隨後再次散射並返回相機,相機中的人工智慧被用來重新構建原先物體的影像。

該研究團隊稱,這項技術距離商用還有10年時間,但屆時它將能被用於汽車、閉路電視系統中,甚至作為醫學掃描器。一個例子可能是在結腸鏡檢查術中替代內窺鏡,通過收集光波來觀察腸道內部褶皺的情況。

這是一個被稱為「非視距」(NLOS)成像的相對較新的研究領域,該技術可以迅速捕捉到大面積區域的全視野圖像。

其成像精度達到亞毫米級。利用這一解析度,具有人工智慧的相機可以拍攝到皮膚下面的東西,甚至拍攝到最細的毛細血管的工作狀況。

當光線被散射到隱藏的物體上面並被再次散射回相機時,一種演算法將對這些被散射回的光信號進行重建。

由於其具有高解析度,這種方法還有可能用來對快速移動的物體進行成像,例如胸膛中跳動的心臟或是街頭超速的汽車。

報導指出,這種方法不但在非侵入性醫學成像方面具有明顯的潛力,它還存在廣泛的應用前景,其中包括建立汽車預警導航系統,以及在密閉空間進行的工業檢查。

不過研究人員認為,其潛在的應用將是無限的。

報導還稱,論文第一作者弗洛里安·維洛米策說:「我們的技術將帶來新一波的成像能力浪潮。」

以前使用「非視距」成像技術獲取隱藏物體影像的嘗試遭遇到了解析度過低和視角範圍狹小等問題的困擾。以前遇到的其他問題還包括掃描裝置需要用很長時間,或需要面積很大的探測區域才能測量到散射光。

這項新技術則克服了上述問題,並且能夠以更高的解析度實現穿透牆角以及皮膚和金屬其他介質的成像。

它把高空間解析度、高瞬時解析度、小探測面積和大角度視野等性能結合到了一起。這意味著,這種相機能夠以更高的解析度對密閉空間內的微型部件,以及在較大區域內的隱藏物體進行成像。

報導稱,當目標物體發生移動時,比如肉眼看不到的拐角那頭的另一輛汽車,它仍然可以對其進行成像。

因為光線只能沿直線行進,因此必須要有某個不透明的屏障如牆壁、灌木叢或汽車,才能讓這種新裝置看到拐角另一邊的東西。

光線由感測器單元發射出來,在碰上屏障后彈回,接著便碰到牆角另一邊的物體。然後,光線再返回到屏障上,並最終反射進入到感測器單元的探測器中。

維洛米策說:「這就好像是我們得以在每個遙遠的表面上安裝了一個虛擬的計算攝像頭,從而能夠從那些表面的視角來觀察世界。」

他說「這項技術把牆壁變成鏡子」,並補充說「不僅如此,該技術還可以在夜間和大霧天氣條件下工作」。

研究人員稱,該技術可以用來取代或補充醫學和工業成像中使用的內窺鏡,例如利用光對腸道內的褶皺進行仔細觀察,而不再需要向體內送入結腸檢查窺鏡。它還可以在大型工業設備——例如發電廠的渦輪機——工作時對其內部進行成像,從而減少運行的中斷。

報導還稱,該相機目前還是一款原型機,需要長達10年時間才能成為商用產品,部分原因在於獲得醫學批准需要時間。

相關論文發表在17日出版的英國《自然·通訊》雜誌上。