非視域成像技術(shù)成像實驗光沿直線傳播，不會拐彎，如果前方有障礙物，是否還能看到其后的人或物？

非視域成像技術(shù)成像實驗

近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉、竇賢康、徐飛虎等實驗實現(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)的開拓及在實際場景中的應(yīng)用開辟了新道路。

該成果3月4日發(fā)表于美國《國家科學(xué)院院刊》上。論文題為“Non–line-of-sight imaging over 1.43 km”。

傳統(tǒng)成像技術(shù)是對視域內(nèi)的物體進(jìn)行觀測，而非視域成像技術(shù)則能夠?qū)﹄[藏在視線外的物體進(jìn)行拍照，類似“視線拐彎”或“隔墻觀物”。后者能夠拓展人類的成像能力，在醫(yī)學(xué)、機器人、制造業(yè)和科學(xué)成像等應(yīng)用領(lǐng)域具有變革潛力。

非視域成像的實現(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，并利用計算成像算法可以實現(xiàn)對非視域場景的重構(gòu)。目前，非視域成像僅能在實驗室內(nèi)進(jìn)行短距離的原理性驗證。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究團隊演示了遠(yuǎn)距離（即公里級）非視域成像，他們希望將這項技術(shù)推廣到交通、國防、公共安全和安保等現(xiàn)實場景中。

將非視域成像擴展到遠(yuǎn)距離的主要障礙是信號強度、背景噪聲和光學(xué)發(fā)散。由于激光經(jīng)過多次漫反射，整個光路存在巨大的衰減。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。

1.43公里的非視域成像實時檢測與跟蹤實驗

1.43公里的非視域成像實時檢測與跟蹤實驗研究團隊從光學(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，相比先前的實驗結(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，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)行實時跟蹤。

研究團隊在論文中提出，未來可以使用先進(jìn)設(shè)備，如飛秒激光器、高效超導(dǎo)探測器和SPAD陣列探測器來提高成像分辨率、提高成像速度，擴大隱藏場景的規(guī)模。他們認(rèn)為，這項研究對將非視域成像技術(shù)，從短程驗證轉(zhuǎn)移到戶外和實際應(yīng)用具有重要意義。

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