新系統(tǒng)可快速拍攝拐角后物體

美國研究人員創(chuàng)建出一種新型非視距成像系統(tǒng)，其利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)，可快速對(duì)拐角后面的物體進(jìn)行高分辨率成像。研究人員稱，隨著技術(shù)發(fā)展，該系統(tǒng)有望在自動(dòng)駕駛、航天探測(cè)等多領(lǐng)域發(fā)揮作用，如幫助自動(dòng)駕駛汽車發(fā)現(xiàn)道路拐角后面的危險(xiǎn)因素、幫助航天探測(cè)器拍攝小行星洞穴中的圖像等。

在美國光學(xué)學(xué)會(huì)期刊《光學(xué)》上，研究人員介紹了他們的研究成果。該成像系統(tǒng)使用了市售的相機(jī)傳感器和功能強(qiáng)大的激光光源。激光束從角落或障礙物周圍的墻壁反射到隱藏的物體上，物體散射的光子會(huì)再反射到墻壁上，形成散斑圖案，這種散斑圖案編碼了隱藏物體的形狀，對(duì)其進(jìn)行解析，即可獲得隱藏物體的圖像。研究人員利用從噪聲模型中采集的合成數(shù)據(jù)，訓(xùn)練了一個(gè)深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，有效解決了相機(jī)短時(shí)曝光產(chǎn)生的噪聲干擾問題，進(jìn)而能在不到1 s內(nèi)完成對(duì)隱藏物體圖像的重建。

該系統(tǒng)主要用于對(duì)非常小的物體進(jìn)行高分辨率成像，但也可與一些對(duì)大型物體(如房屋)進(jìn)行低分辨率成像的系統(tǒng)結(jié)合使用。研究人員在報(bào)告中稱，該系統(tǒng)可以分辨1 m外隱藏物體的亞毫米級(jí)細(xì)節(jié)。在技術(shù)測(cè)試中，他們將成像裝置放在距墻壁1 m遠(yuǎn)處，然后對(duì)隱藏在角落里的1 cm高的字母進(jìn)行快速成像。使用0.25 s的曝光時(shí)間，他們得到了分辨率為300 μm的重建圖像。

該研究由萊斯大學(xué)、普林斯頓大學(xué)等機(jī)構(gòu)研究人員聯(lián)合完成，是美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局REVEAL項(xiàng)目的一部分，該項(xiàng)目旨在開發(fā)各種技術(shù)來對(duì)拐角處的隱藏物體進(jìn)行成像。研究人員指出，非視距成像技術(shù)在醫(yī)學(xué)成像、導(dǎo)航、機(jī)器人以及國防領(lǐng)域都具有重要應(yīng)用價(jià)值。他們的新系統(tǒng)無論是在空間分辨率還是在成像速度上，都遠(yuǎn)超現(xiàn)有的非視距成像系統(tǒng)。目前，他們正在研究通過擴(kuò)展視場使系統(tǒng)對(duì)更大物體進(jìn)行成像，讓這種系統(tǒng)更具有實(shí)用性。