研究人員使用重影成像捕獲運動物體

研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種使用稱為“鬼影”的非常規(guī)成像方法捕獲運動物體的方法。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等新應(yīng)用。

重影成像具有許多優(yōu)點，其中之一是，它可以通過比傳統(tǒng)成像方法更低的光照度來照亮物體來形成圖像。然而，重影成像已經(jīng)限于固定的物體，因為將光圖案的序列投影到物體上是重建圖像所必需的，這需要很長時間。這會使運動物體的圖像顯得模糊。

中國國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究人員在光學(xué)學(xué)會(OSA)的《光學(xué)快報》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，從而通過幻像成像創(chuàng)建運動物體的高質(zhì)量圖像。

研究小組負(fù)責(zé)人劉偉濤說：“我們的工作表明模糊的圖像包含有用的信息。” “通過進一步的改進，這種方法可以使重影成像在諸如人類生物醫(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)來形成圖像。單獨地，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)制器以計算方式生成結(jié)構(gòu)化光束時，可以使用低成本的單像素檢測器來代替復(fù)雜的，昂貴的相機。

為了將重影成像應(yīng)用于移動的物體，新方法使用少量的光模式來捕獲物體的位置和軌跡。研究人員開發(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行互相關(guān)，從而逐漸形成清晰的圖像。

Liu解釋說：“這種方法放寬了對快速成像的要求，并且由于該算法是線性的，因此不需要大量的計算能力。” “該方法可以在沒有任何其他設(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)擴散器產(chǎn)生的隨機光場分為兩束。一條光束由CCD相機記錄，而另一束照亮了研究人員使用數(shù)字微鏡設(shè)備創(chuàng)建的運動物體。來自移動物體的光由單像素檢測器收集。

劉說：“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。” “在相同的實驗條件下，傳統(tǒng)的鬼影成像方法由于運動模糊會丟失大多數(shù)物體信息。”