一種新的成像技術(shù)允許通過人的頭發(fā)寬度的光纖以視頻速率進(jìn)行3D成像，可以改變成像在工業(yè)檢測(cè)和環(huán)境監(jiān)測(cè)中的廣泛應(yīng)用。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，該技術(shù)可以進(jìn)一步開發(fā)用于醫(yī)學(xué)成像。

該系統(tǒng)由格拉斯哥大學(xué)光學(xué)小組領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)開發(fā)，在今天發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一篇新論文中，該團(tuán)隊(duì)描述了他們?nèi)绾文軌蚴褂靡环N稱為飛行時(shí)間3D成像的過程從單個(gè)多模光纖創(chuàng)建視頻圖像。

格拉斯哥大學(xué)皇家學(xué)會(huì)研究教授、英國(guó)量子增強(qiáng)成像中心QuantIC的首席研究員Miles Padgett教授說："在內(nèi)窺鏡和博羅鏡成像等應(yīng)用中，傳統(tǒng)上是通過使用一束光纖來(lái)實(shí)現(xiàn)的，圖像中的每個(gè)像素都有一根光纖，導(dǎo)致設(shè)備具有手指的厚度。

"作為替代方案，我們正在開發(fā)一種新技術(shù)，通過人類頭發(fā)寬度的單根纖維進(jìn)行成像。我們的目標(biāo)是創(chuàng)造新一代的單光纖成像設(shè)備，可以產(chǎn)生遠(yuǎn)程場(chǎng)景的3D圖像。

"與我們的合作者一起，我們很高興在《科學(xué)》雜志上發(fā)表我們的最新研究，并希望這種曝光將產(chǎn)生新的聯(lián)系，突出我們正在開發(fā)的技術(shù)的潛在最終用戶。

通常，當(dāng)光線通過單根光纖照射時(shí)，模式之間的串?dāng)_會(huì)擾亂光線，使圖像無(wú)法識(shí)別。

為了解決這個(gè)問題，該團(tuán)隊(duì)使用先進(jìn)的光束整形技術(shù)將輸入激光圖案化到光纖上，以在輸出端創(chuàng)建單個(gè)光斑。然后，該光點(diǎn)掃描場(chǎng)景，系統(tǒng)測(cè)量反向散射光到另一根光纖中的強(qiáng)度，從而給出圖像中每個(gè)像素的亮度。

通過使用脈沖激光，他們還測(cè)量光的飛行時(shí)間，從而測(cè)量圖像中每個(gè)像素的范圍。這些3D圖像可以在距離光纖端幾十毫米到幾米的距離處錄制，具有毫米級(jí)的距離分辨率和足夠高的幀速率，可以感知接近視頻質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)。

原型系統(tǒng)通過40厘米長(zhǎng)的光纖以5 Hz提供圖像，每幀包含多達(dá)約4000個(gè)可獨(dú)立解析的特征，深度分辨率為～5 mm。

目前，多模光纖在校準(zhǔn)后必須保持在固定位置。未來(lái)的研究將著眼于減少校準(zhǔn)時(shí)間并管理彎曲纖維的動(dòng)態(tài)性質(zhì)。該團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是與行業(yè)合作，在未來(lái)10年內(nèi)開發(fā)這項(xiàng)改變世界的功能性技術(shù)研究。

該項(xiàng)目是格拉斯哥大學(xué)，埃克塞特大學(xué)，弗勞恩霍夫格拉斯哥應(yīng)用光子學(xué)中心，德國(guó)萊布尼茨光子技術(shù)研究所和捷克共和國(guó)布爾諾理工大學(xué)的物理學(xué)家之間的合作。

這篇題為"通過多模光纖進(jìn)行飛行時(shí)間3D成像"的論文發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。

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