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有朝一日，一種新的成像技術或許能讓醫生“看”穿人體軟組織和骨骼，從而窺探其中隱藏的“奧秘”；也或許能讓機械工程師檢查正在運轉的飛機渦輪等機械的微小缺陷；又或許能讓自動駕駛汽車“看”穿濃霧或“看”到死角。在一項發表於《自然·通訊》（Nature Communications）的研究中，研究人員提出了一種被稱作“合成波長全息術”的新型成像技術，能瞬間捕獲視野之外物體的詳細影象資訊。
美國波特蘭州立大學的電氣工程師阿圖爾·英格爾（Atul Ingle，未參與這項研究）表示，當光照射在拐角處的物體或透過混濁介質時，會發生散射。為了看到被這些障礙物遮擋的物體或透過混濁介質看清物體，英格爾說：“你需要消除散射，並以非常高的解析度重建這些物體的結構。”
圖片來源：Matthew O’Toole等人的論文“Confocal non-line-of-sight imaging based on the light-cone transform”，文章DOI：10.1038/nature25489
研究人員首先將來自兩臺鐳射器的不同波長的光合併成一種合成光波，並將其發射出去。他們還在光路上設定了障礙物，例如一面牆或一些半透明的材料，從而讓光在碰到障礙物後發生散射，然後“擊中”隱藏的目標。射向目標的光會再散射回障礙物，並最終進入感測器單元的檢測器中。隨後，研究人員利用演算法將捕獲的光波進行疊加，從而引起光的干涉。這樣就可以獲取隱藏的物體的整個光場，進而重構物體的三維結構。這個過程借鑑了干涉測量術（interferometry）的原理。
圖片來源：Katherine L. Bouman等人的論文“Turning Corners into Cameras: Principles and Methods”，文章DOI：10.1109/ICCV.2017.249
此前，其他形式的“非視距成像”技術並不能同時滿足高速率、高解析度和大視場角的要求。但在這項新的研究中，“我們的技術同時達到了以上所有的要求。”美國西北大學物理學家弗洛裡安·威洛米澤（Florian Willomitzer，這項研究的第一作者）說道。
威洛米澤和同事表示，他們可以捕獲到角落裡只有毫米大小的字母影象，也可以透過模糊的塑膠板看清物體。為了構建一個場景，以前的成像方法需要反覆掃描成千上萬的畫素，而現在，這項新的技術只需要兩次曝光，且每次只用23毫秒的時間，就可以掃描一個近乎半球形的視野。
撰文：尼可·小笠（Nikk Ogasa）
翻譯：張楚
審校：石雲雷
引進來源：科學美國人
本文來自：中國數字科技館
