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中国学者实验实现1.43公里远距离非视域成像

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中国科学技术大学5日消息:该校教授潘建伟等在国际上实验实现了1.43公里的远距离视域成像,首次将成像距离从米级提高到公里级,相比先前的实验结果提升了三个数量级。

该成果于4日发表在国际学术知名期刊《美国国家科学院院刊》上。

成像是一个古老而又常新的话题,从墨子的小孔成像、伽利略的观星望远镜,到现代的激光雷达、核磁共振等,各类成像技术为人类观察世界和探索未知提供了有力工具。但这些传统成像技术都是对视域内的物体进行观测,即成像的对象必须在观察者视线内。

非视域成像技术能够对隐藏在视线外的物体进行拍照,实现“隔墙观物”,其通常是将激光脉冲发射到中介墙上,利用中介墙使激光散射到被遮挡的非视域场景中,该场景中的隐藏物体再次将激光散射到中介墙上,最后被中介墙散射至接收系统。整个过程激光经历了三次漫反射,光路存在巨大衰减,使得非视域成像目前仅在实验室内进行短距离的原理性验证。此外,多次漫反射导致的时空信息混杂,使得成像算法成为一个科研难题。

中国科大研究团队从光学系统和重构算法同时出发,通过系统性的设计远距离成像解决方案,发展高效率、低噪声的非视域成像系统以及高效的成像算法。

在光学系统方面,研究团队基于双望远镜共焦光学设计,开发了一套近红外波长的高效率非视域成像系统。在算法方面,研究团队采用凸优化算法等解决了多次漫反射所导致的时空混合问题,成功实现非视域图像重构。

最终,基于成像技术和算法的突破,该项工作成功在现场环境下实现了对1.43公里外的非视域场景进行成像以及对隐藏的物体进行实时跟踪。

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