研究人員使用重影成像捕獲運(yùn)動(dòng)物體

研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種使用稱(chēng)為“鬼影”的非常規(guī)成像方法捕獲運(yùn)動(dòng)物體的方法。這種新方法可以使成像技術(shù)適用于諸如生物醫(yī)學(xué)成像，安全檢查以及視頻壓縮和存儲(chǔ)等新應(yīng)用。

重影成像具有許多優(yōu)點(diǎn)，其中之一是，它可以通過(guò)比傳統(tǒng)成像方法更低的光照度來(lái)照亮物體來(lái)形成圖像。然而，重影成像已經(jīng)限于固定的物體，因?yàn)閷⒐鈭D案的序列投影到物體上是重建圖像所必需的，這需要很長(zhǎng)時(shí)間。這會(huì)使運(yùn)動(dòng)物體的圖像顯得模糊。

中國(guó)國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究人員在光學(xué)學(xué)會(huì)(OSA)的《光學(xué)快報(bào)》上描述了他們?nèi)绾文軌驅(qū)⒛：龍D像中的信息與物體位置的細(xì)節(jié)結(jié)合起來(lái)，從而通過(guò)幻像成像創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)物體的高質(zhì)量圖像。

研究小組負(fù)責(zé)人劉偉濤說(shuō)：“我們的工作表明模糊的圖像包含有用的信息。” “通過(guò)進(jìn)一步的改進(jìn)，這種方法可以使重影成像在諸如人類(lèi)生物醫(yī)學(xué)成像等應(yīng)用中有用。例如，如果與X射線一起使用，它可以幫助減少成像所需的輻射劑量。”

創(chuàng)建清晰的圖像

重影成像技術(shù)通過(guò)使與物體相互作用的光束與不與物體相互作用的參考光束相關(guān)聯(lián)來(lái)形成圖像。單獨(dú)地，光束不攜帶有關(guān)物體的任何有意義的信息。該成像技術(shù)適用于可見(jiàn)光，x射線和電磁波譜的其他部分，并且當(dāng)使用空間光調(diào)制器以計(jì)算方式生成結(jié)構(gòu)化光束時(shí)，可以使用低成本的單像素檢測(cè)器來(lái)代替復(fù)雜的，昂貴的相機(jī)。

為了將重影成像應(yīng)用于移動(dòng)的物體，新方法使用少量的光模式來(lái)捕獲物體的位置和軌跡。研究人員開(kāi)發(fā)了一種算法，可以將該位置信息與在不同位置捕獲的模糊圖像進(jìn)行互相關(guān)，從而逐漸形成清晰的圖像。

Liu解釋說(shuō)：“這種方法放寬了對(duì)快速成像的要求，并且由于該算法是線性的，因此不需要大量的計(jì)算能力。” “該方法可以在沒(méi)有任何其他設(shè)備的情況下用典型的鬼影成像系統(tǒng)執(zhí)行，并允許及時(shí)重建圖像。”

標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置可捕獲新信息

研究人員使用典型的幻影成像系統(tǒng)演示了他們的新方法，該系統(tǒng)將旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散器產(chǎn)生的隨機(jī)光場(chǎng)分為兩束。一條光束由CCD相機(jī)記錄，而另一束照亮了研究人員使用數(shù)字微鏡設(shè)備創(chuàng)建的運(yùn)動(dòng)物體。來(lái)自移動(dòng)物體的光由單像素檢測(cè)器收集。

劉說(shuō)：“我們證明了我們的方法捕獲了圖像的軌跡并形成了高質(zhì)量的圖像。” “在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，傳統(tǒng)的鬼影成像方法由于運(yùn)動(dòng)模糊會(huì)丟失大多數(shù)物體信息。”