中新社合肥3月5日電 (記者 吳蘭)中國科學技術大學5日消息:該校教授潘建偉等在國際上實驗實現了1.43公里的遠距離非視域成像,首次將成像距離從米級提高到公里級,相比先前的實驗結果提升了三個數量級。
該成果于4日發表在國際學術知名期刊《美國國家科學院院刊》上。
成像是一個古老而又常新的話題,從墨子的小孔成像、伽利略的觀星望遠鏡,到現代的激光雷達、核磁共振等,各類成像技術為人類觀察世界和探索未知提供了有力工具。但這些傳統成像技術都是對視域內的物體進行觀測,即成像的對象必須在觀察者視線內。
非視域成像技術能夠對隱藏在視線外的物體進行拍照,實現“隔墻觀物”,其通常是將激光脈沖發射到中介墻上,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。整個過程激光經歷了三次漫反射,光路存在巨大衰減,使得非視域成像目前僅在實驗室內進行短距離的原理性驗證。此外,多次漫反射導致的時空信息混雜,使得成像算法成為一個科研難題。
中國科大研究團隊從光學系統和重構算法同時出發,通過系統性的設計遠距離成像解決方案,發展高效率、低噪聲的非視域成像系統以及高效的成像算法。
在光學系統方面,研究團隊基于雙望遠鏡共焦光學設計,開發了一套近紅外波長的高效率非視域成像系統。在算法方面,研究團隊采用凸優化算法等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。
最終,基于成像技術和算法的突破,該項工作成功在現場環境下實現了對1.43公里外的非視域場景進行成像以及對隱藏的物體進行實時跟蹤。(完)