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我國科學(xué)家實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離非視域成像該成果日前發(fā)表于美國《國家科學(xué)院院刊》上

2021-03-10 15:13:29來源：科技日報(bào)

記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉

，該校潘建偉、竇賢康

、徐飛虎教授等在國際上實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了1.43公里的遠(yuǎn)距離非視域成像，首次將成像距離從米級提高到公里級

，為非視域成像技術(shù)的開拓及在實(shí)際場景中的應(yīng)用開辟了新道路

。該成果日前發(fā)表于美國《國家科學(xué)院院刊》上。

傳統(tǒng)成像技術(shù)都是對視域內(nèi)的物體進(jìn)行觀測

。非視域成像技術(shù)則能夠?qū)﹄[藏在視線外的物體進(jìn)行拍照，實(shí)現(xiàn)“視線拐彎”“隔墻觀物”

，極大地拓展了人類的成像能力

，未來在醫(yī)療檢測

、智能駕駛

、軍事偵察等領(lǐng)域?qū)l(fā)揮重要作用

。

光學(xué)非視域成像的實(shí)現(xiàn)過程通常是將激光脈沖發(fā)射到中介墻上

，利用中介墻使激光散射到被遮擋的非視域場景中，該場景中的隱藏物體再次將激光散射到中介墻上

，最后被中介墻散射至接收系統(tǒng)

。整個過程激光經(jīng)歷了3次漫反射，通過記錄光量子的飛行時間信息

，并利用計(jì)算成像算法可以實(shí)現(xiàn)對非視域場景的重構(gòu)

。

然而

，由于激光經(jīng)過多次漫反射，整個光路存在巨大的衰減

，使得非視域成像目前僅能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行短距離的原理性驗(yàn)證。此外

，多次漫反射導(dǎo)致的時空信息混雜

，使得成像算法成為一個科研難題。

科研人員從光學(xué)系統(tǒng)和重構(gòu)算法出發(fā)

，通過系統(tǒng)性設(shè)計(jì)遠(yuǎn)距離成像解決方案

，發(fā)展高效率、低噪聲的非視域成像系統(tǒng)以及高效的成像算法

，將非視域成像的距離從米級提高到公里級

，相比先前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果提升了3個數(shù)量級。在光學(xué)系統(tǒng)方面

，他們基于雙望遠(yuǎn)鏡共焦光學(xué)設(shè)計(jì)

，開發(fā)了一套近紅外波長的高效率非視域成像系統(tǒng)

，成功克服漫反射帶來的160分貝光學(xué)衰減

。在算法方面，采用凸優(yōu)化算法

，并結(jié)合精確的成像模型和壓縮感知等成像理論

，解決了多次漫反射所導(dǎo)致的時空混合問題

。最終

，成功在現(xiàn)場環(huán)境下實(shí)現(xiàn)對1.43公里外的非視域場景進(jìn)行成像以及對隱藏的物體進(jìn)行實(shí)時跟蹤。

審稿人認(rèn)為

，“這一結(jié)果代表非視域成像領(lǐng)域的最佳結(jié)果”“使整個非視域成像領(lǐng)域在實(shí)際環(huán)境中的應(yīng)用邁出了一大步”

。(記者吳長鋒)

責(zé)任編輯：孫知兵

關(guān)鍵詞：科學(xué)家遠(yuǎn)距離非視域成像

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