1.43千米外隔墻透視！這項黑科技已被中科大潘建偉團隊實現 | PNAS

夢晨 2021-03-10 13:26:38 來源：量子位

距離提高3個數量級

夢晨發自凹非寺
量子位報道 | 公眾號 QbitAI

透視遠處墻后面的物體，聽起來不是魔法就是超能力。

但已經被中科大潘建偉、竇賢康、徐飛虎帶領的團隊實現了，而且距離高達1.43千米。這項技術稱為遠距離非視域成像。

本次實驗地點在上海，將成像系統放置在下圖A點，朝向1.43千米外B點一個11層的公寓。然后將假人擺成各種姿勢隱藏在墻后面。

實驗得到的原始數據雖無法被人眼識別，但經過算法重構后已經能辨認出假人擺出的字母USTC，即中國科學技術大學（University of Science and Technology of China）的英文縮寫。

該項研究發表在PNAS雜志上，審稿人評價這次工作代表非視域成像領域的最佳結果，使整個非視域成像領域在實際環境應用邁出了一大步，比之前的工作提高了3個數量級。

如何做到

光學非視線成像是從周圍環境中多次散射的光線的信息中重構隱藏物體。

將激光發射到中介墻上，利用中介墻使激光散射到被遮擋的場景中，其中的隱藏物體再次將激光散射到中介墻上，最后被中介墻散射返回至接收系統。

整個過程激光經歷了3次漫反射，接收系統通過對光量子飛行時間的記錄，再利用計算成像算法實現對場景的重構。

此前，由于多次漫反射造成信息的損耗，只能做到短距離非視域成像。本次實驗在硬件和軟件上都提出了創新，將成像距離從米級提高到千米級。

在硬件上，團隊基于雙望遠鏡共焦設計方案，開發了一套近紅外波長的高效非視域成像系統，克服了漫反射帶來的160dB光學衰減。

在軟件方面，研究團隊采用凸優化算法，用三維矩陣記錄時空信息，解決了多次漫反射所導致的時空混合問題，成功實現非視域圖像重構。

本研究的共同第一作者為中國科學技術大學博士后吳騁、博士生劉健江和黃鑫。

該項目由國家重點研發計劃和國家自然科學基金資助，得到科技部、基金委、中科院、安徽省、廣東省和上海市等部門的資助和支持。

參考鏈接：
[1]https://www.pnas.org/content/118/10/e2024468118
[2]http://news.ustc.edu.cn/info/1055/74331.htm