1.43千米外隔墻透視！這項(xiàng)黑科技已被中科大潘建偉團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn) | PNAS
距離提高3個(gè)數(shù)量級
夢晨 發(fā)自 凹非寺
量子位 報(bào)道 | 公眾號 QbitAI
透視遠(yuǎn)處墻后面的物體，聽起來不是魔法就是超能力。
但已經(jīng)被中科大潘建偉、竇賢康、徐飛虎帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了，而且距離高達(dá)1.43千米。這項(xiàng)技術(shù)稱為遠(yuǎn)距離非視域成像。
本次實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)在上海，將成像系統(tǒng)放置在下圖A點(diǎn)，朝向1.43千米外B點(diǎn)一個(gè)11層的公寓。然后將假人擺成各種姿勢隱藏在墻后面。
實(shí)驗(yàn)得到的原始數(shù)據(jù)雖無法被人眼識(shí)別，但經(jīng)過算法重構(gòu)后已經(jīng)能辨認(rèn)出假人擺出的字母USTC，即中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)（University of Science and Technology of China）的英文縮寫。
該項(xiàng)研究發(fā)表在PNAS雜志上，審稿人評價(jià)這次工作代表非視域成像領(lǐng)域的最佳結(jié)果，使整個(gè)非視域成像領(lǐng)域在實(shí)際環(huán)境應(yīng)用邁出了一大步，比之前的工作提高了3個(gè)數(shù)量級。
如何做到
光學(xué)非視線成像是從周圍環(huán)境中多次散射的光線的信息中重構(gòu)隱藏物體。
將激光發(fā)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(tǒng)。
整個(gè)過程激光經(jīng)歷了3次漫反射，接收系統(tǒng)通過對光量子飛行時(shí)間的記錄，再利用計(jì)算成像算法實(shí)現(xiàn)對場景的重構(gòu)。
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(shí)驗(yàn)在硬件和軟件上都提出了創(chuàng)新，將成像距離從米級提高到千米級。
在硬件上，團(tuán)隊(duì)基于雙望遠(yuǎn)鏡共焦設(shè)計(jì)方案，開發(fā)了一套近紅外波長的高效非視域成像系統(tǒng)，克服了漫反射帶來的160dB光學(xué)衰減。
在軟件方面，研究團(tuán)隊(duì)采用凸優(yōu)化算法，用三維矩陣記錄時(shí)空信息，解決了多次漫反射所導(dǎo)致的時(shí)空混合問題，成功實(shí)現(xiàn)非視域圖像重構(gòu)。
作者團(tuán)隊(duì)
本研究的共同第一作者為中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士后吳騁、博士生劉健江和黃鑫。
該項(xiàng)目由國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國家自然科學(xué)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
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