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2021年03月10日
【中国科学报】非视域成像进入“公里级”

本报讯中国科学院院士潘建伟、窦贤康和中国科学技术大学教授徐飞虎等在国际上实验实现了1.43公里的远距离非视域成像,首次将成像距离从米级提高到公里级,为非视域成像技术的开拓及其在实际场景中的应用开辟了新道路。该成果日前发表于美国《国家科学院院刊》。

非视域成像技术能够对隐藏在视线外的物体进行拍照,实现“视线拐弯”“隔墙观物”,极大拓展人类的成像能力,在医疗检测、智能驾驶等领域将有重要作用。

光学非视域成像的实现过程通常是将激光脉冲发射到中介墙上,利用中介墙使激光散射到被遮挡的非视域场景中。该场景中的隐藏物体再次将激光散射到中介墙上,最后被中介墙散射至接收系统。整个过程中激光经历了三次漫反射,记录光量子的飞行时间信息并利用计算成像算法,可以实现对非视域场景的重构。

然而,由于激光经过多次漫反射,整个光路存在巨大的衰减,使得非视域成像目前仅在实验室内进行了短距离的原理性验证。此外,多次漫反射导致的时空信息混杂,使得成像算法成为一个科研难题。

该团队发展出高效率、低噪声的非视域成像系统以及高效的成像算法,将非视域成像的距离从米级提高到公里级,相比先前的实验结果提升了3个数量级。在光学系统方面,他们开发了一套近红外波长的高效率非视域成像系统,成功克服漫反射带来的160分贝光学衰减。在算法方面,他们采用凸优化算法,并结合精确的成像模型和压缩感知等成像理论,解决了多次漫反射所导致的时空混合问题。最终,研究人员在现场环境下实现了1.43公里的非视域场景成像以及对隐藏物体的实时跟踪。(桂运安)

相关论文信息:

https://doi.org/10.1073/pnas.2024468118


《中国科学报》 (2021-03-10 第1版 要闻)

http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2021/3/361164.shtm


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