美國(guó)西北大學(xué)的研究人員發(fā)明了一種新型高分辨率相機(jī)，利用它，人體的皮膚到骨頭將被一覽無余，甚至還能看到角落和散布四周的介質(zhì)，如霧氣等。

這種新方法采用“合成波長(zhǎng)全息術(shù)”，將相干光間接散射到隱藏物體上，這些物體再將光散射回相機(jī)，通過重建散射光信號(hào)而呈現(xiàn)隱藏的物體。由于具有高時(shí)間分辨率，該相機(jī)還可對(duì)快速運(yùn)動(dòng)的物體成像，例如心跳或街角飛馳的汽車。這項(xiàng)研究發(fā)表在11月17日的《自然·通訊》雜志上。

對(duì)遮擋或散射介質(zhì)背后的物體成像是一個(gè)相對(duì)較新的研究領(lǐng)域，即非視距成像(NLOS)。與相關(guān)的非視距成像技術(shù)相比，新方法可快速獲取大范圍、亞毫米精度的全視野圖像。在這種分辨率水平下，相機(jī)可透過皮膚成像，甚至能看到最微小的毛細(xì)血管。

研究人員表示，該方法在無創(chuàng)醫(yī)學(xué)成像、汽車預(yù)警導(dǎo)航系統(tǒng)以及在狹小空間進(jìn)行工業(yè)檢查等方面有無限潛力。

實(shí)驗(yàn)室中一個(gè)相機(jī)原型的裝置

攔截散射光

為角落里的物體成像和為人體器官成像似乎是不同的范疇，但論文第一作者弗洛里安·威洛米澤說，二者實(shí)際密切相關(guān)，都需要處理散射介質(zhì)，光線照射到物體并以無法再看到物體直接圖像的方式散射。

威洛米澤說：“當(dāng)用手電筒照射你的手時(shí)，你會(huì)在手的另一邊看到亮點(diǎn)，但從理論上講，你的骨骼應(yīng)該會(huì)有一個(gè)暴露出輪廓或結(jié)構(gòu)的影子�！比欢�，通過骨骼的光線在人體組織內(nèi)向各個(gè)方向散射，完全模糊了陰影圖像。因此，研究團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是攔截散射光，重新測(cè)量有關(guān)其傳播時(shí)間的信息，以揭示無法被成像的物體。

為了克服對(duì)光進(jìn)行高精度測(cè)量的探測(cè)器成本高昂的問題，研究團(tuán)隊(duì)通過合并來自兩個(gè)激光器的光波，形成了一種為不同散射場(chǎng)景下進(jìn)行全息成像而量身定做的合成光波。這是第一種在角落周圍通過散射介質(zhì)進(jìn)行成像的技術(shù)。

把"墻變成鏡子"

由于光只能沿直線傳播，因此必須有不透明的障礙物（例如墻壁、灌木或汽車）讓新相機(jī)能看到拐角處。光從傳感器單元發(fā)出，從障礙物反彈，然后擊中拐角處的物體，接著光反射回障礙物并最終返回傳感器單元的檢測(cè)器。

據(jù)介紹，車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，該相機(jī)可看到附近車輛以防發(fā)生意外。它還可替代用于醫(yī)療和工業(yè)成像的內(nèi)窺鏡。例如，在結(jié)腸鏡檢查時(shí)，可用它觀察腸道內(nèi)的褶皺。此外，該相機(jī)在夜間和有霧的天氣下也可使用。

雖然這項(xiàng)技術(shù)目前只是一個(gè)實(shí)驗(yàn)原型，但威洛米澤相信它最終將被用來幫助司機(jī)避免事故。他說："在看到這些在汽車中制造或獲準(zhǔn)用于醫(yī)療應(yīng)用的成像儀之前，還有很長(zhǎng)的路要走。也許10年甚至更長(zhǎng)，但它會(huì)到來。"

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