「如果你能在全息图中捕捉到物体的整个光场 , 那么你就能完整地重建物体的三维形状」 , Florian Willomitzer解释道 , 「我们在拐角处或通过散射体进行全息成像 , 不同的是 , 用合成波代替普通光波 。」

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上图为对拐角处目标成像和透过散射介质成像的技术架构 。图片来源:Nature Communications
目前的传感器原型使用可见光或红外光 , 但背后原理是通用的 , 可以扩展到其他波长 。同样的 *** 可以应用于空间探索 , 或水声成像的无线电波 。这项研究成果未来可以用于许多领域 , 目前的研究只是一个开始 。
近年来 , 已经有不少研究基于非视线成像(NLoS)原理 , 尝试恢复隐藏目标的图像 。但是这些 *** 通常都有不同程度的问题 。要么分辨率低 , 视角极小 , 需要耗时的光栅扫描 , 要么需要大的探测区域来测量散射光信号 。

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对角落目标成像的实验演示及其分辨率评估
这次西北大学的研究解决了这些问题 , 是之一种通过散射介质在拐角附近成像的 *** , 同时具备高空间分辨率、高时间分辨率、小探测区域和大角度视场等优势 。
也就是说 , 相机能以高分辨率对狭窄空间中的微小特征和大型隐藏物体进行成像 , 移动目标也不在话下 。
把墙「变成镜子」因为光只能在直线路径上传播 , 所以必须有一个不透明的屏障(如墙、灌木或汽车)才能让新设备看到角落周围 。
光线从传感器单元(可以安装在汽车顶部)发出 , 从障碍物上反射 , 然后照射到拐角处的物体上 。然后 , 光线反射回屏障 , 最终返回传感器单元的检测器 。

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连续波(CW)可调谐激光器以两个稍微不同的波长λ1和λ2照射场景 。
「这就像我们可以在每一个遥远的表面上种植一个虚拟计算相机 , 从表面的角度来看世界」 , Florian Willomitzer说 。
对于驾车穿过山口或蜿蜒穿过乡村森林的人来说 , 这种 *** 可以通过显示弯道附近看不见的其他汽车或鹿来防止事故 。
「这种技术把墙变成了镜子 。它变得更好 , 因为这项技术也可以在夜间和雾天工作」 , Florian Willomitzer说 。

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成像结果
以这种方式 , 高分辨率技术也可以替代(或补充)用于医疗和工业成像的内窥镜 。合成波长全息术可以利用光来观察肠道内的许多褶皱 , 而不是需要一个能够在狭窄空间转弯和扭曲的柔性摄像机 , 例如用于结肠镜检查 。
类似地 , 合成波长全息术可以在工业设备运行时在设备内部成像——这是目前内窥镜无法实现的壮举 。
「如果你有一台运转的涡轮机 , 想要检查里面的缺陷 , 你通常会使用内窥镜 , 」Florian Willomitzer说 。「但有些缺陷只有在设备运行时才会显现出来 。涡轮运转时 , 您不能使用内窥镜从前面看涡轮内部 。我们的传感器可以观察运行中的涡轮机内部 , 以检测小于1毫米的结构 。」
尽管这项技术目前只是一个原型 , 但Florian Willomitzer相信它最终会被用来帮助司机避免事故 。他说:「在我们看到这种内置在汽车中或被批准用于医疗应用的成像器之前 , 还有很长的路要走 。「也许10年甚至更久 , 但它会到来 。」
参考资料:
https://www.mccormick.northwestern.edu/news/articles/2021/11/new-holographic-camera-sees-the-unseen-with-high-precision/ https://www.nature.com/articles/s41467-021-26776-w#Sec2
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