記者從中國科學技術大學獲悉，該校潘建偉、竇賢康、徐飛虎教授等在國際上實驗實現(xiàn)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，為非視域成像技術的開拓及在實際場景中的應用開辟了新道路。該成果日前發(fā)表于《美國國家科學院院刊》上。
傳統(tǒng)成像技術都是對視域內(nèi)的物體進行觀測。非視域成像技術則能夠對隱藏在視線外的物體進行拍照，實現(xiàn)“視線拐彎”“隔墻觀物”，極大地拓展了人類的成像能力，未來在醫(yī)療檢測、智能駕駛、軍事偵察等領域將發(fā)揮重要作用。
光學非視域成像的實現(xiàn)過程通常是將激光脈沖發(fā)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(tǒng)。整個過程激光經(jīng)歷了三次漫反射，通過記錄光量子的飛行時間信息，并利用計算成像算法可以實現(xiàn)對非視域場景的重構。
然而，由于激光經(jīng)過多次漫反射，整個光路存在巨大的衰減，使得非視域成像目前僅在實驗室內(nèi)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。
科研人員從光學系統(tǒng)和重構算法出發(fā)，通過系統(tǒng)性設計遠距離成像解決方案，發(fā)展高效率、低噪聲的非視域成像系統(tǒng)以及高效的成像算法，將非視域成像的距離從米級提高到公里級，相比先前的實驗結果提升了3個數(shù)量級。在光學系統(tǒng)方面，他們基于雙望遠鏡共焦光學設計，開發(fā)了一套近紅外波長的高效率非視域成像系統(tǒng)，成功克服漫反射帶來的160分貝光學衰減。在算法方面，采用凸優(yōu)化算法，并結合精確的成像模型和壓縮感知等成像理論，解決了多次漫反射所導致的時空混合問題。最終，成功在現(xiàn)場環(huán)境下實現(xiàn)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。
審稿人認為，“這一結果代表非視域成像領域的最佳結果”，“使整個非視域成像領域在實際環(huán)境中的應用邁出了一大步”。
