我們一般使用的相機(jī)、夜視儀、望遠(yuǎn)鏡等都屬于野外成像。
他們只能看到視線內(nèi)的事物，而聽(tīng)不到視線外的事物。
你可能會(huì)想，如果我在視線內(nèi)放一面全身鏡，我能聽(tīng)到視線外的東西嗎？
沒(méi)錯(cuò)，潛望鏡就是這么做的。
非視場(chǎng)成像的原理有點(diǎn)像潛望鏡。
然而，它不是依靠全身鏡來(lái)反射物體的光，而是依靠較粗糙的表面，例如墻壁，來(lái)反射物體的光。
然而，墻壁是如此粗糙，即使一束平行光照射在墻壁上，也會(huì)向各個(gè)方向散射。
因此，如果你讓物體將光線反射到墻壁上，再讓墻壁將光線反射到單反上，結(jié)果一定是白色的，連神都看不到你拍的東西。
如何才能做到這一點(diǎn)？ 有一種方法。
大多數(shù)非場(chǎng)成像技術(shù)不會(huì)被動(dòng)地等待光線從墻壁上的物體反射，而是通過(guò)發(fā)射激光脈沖束主動(dòng)攻擊墻壁。
該激光脈沖將穿過(guò)墻壁并照射到墻壁后面的物體上。 之后，物體感應(yīng)到將一小部分脈沖信號(hào)反射回來(lái)，再次穿過(guò)墻壁后，被探測(cè)器接收到。
也就是說(shuō)，發(fā)射的激光脈沖要經(jīng)過(guò)3次漫反射才能最終返回探測(cè)器。
最后，計(jì)算機(jī)分析探測(cè)器接收到的脈沖延遲了多長(zhǎng)時(shí)間，以及形狀如何變化，從而推斷出隱藏在墻壁前面的物體的形狀。
從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，無(wú)場(chǎng)成像可以說(shuō)是一種可以轉(zhuǎn)動(dòng)視線的技術(shù)。
如果仔細(xì)想一想，你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，距離越遠(yuǎn)，激光衰減就越大，探測(cè)偏差就越大。
這種非場(chǎng)成像技術(shù)最多只能檢測(cè)幾米外的物體。
從這一點(diǎn)來(lái)看，即使這些技術(shù)真正投入使用，也最多是應(yīng)用于近距離場(chǎng)景，比如機(jī)器人視覺(jué)、醫(yī)學(xué)和科研等。
就像動(dòng)漫開(kāi)頭在軍事、反恐方面的遠(yuǎn)距離應(yīng)用一樣，非野外成像一時(shí)半會(huì)做不到。
那么，真的沒(méi)有其他辦法了嗎？
中國(guó)科學(xué)院潘建偉、竇賢康、徐飛虎研究團(tuán)隊(duì)提出了一種新方法。
他們借助自己的硬件和軟件，成功將非現(xiàn)場(chǎng)成像的應(yīng)用距離延長(zhǎng)到了1.4公里。
2021年3月，他們的研究論文將發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。
你可能會(huì)想，不就是實(shí)驗(yàn)的距離變遠(yuǎn)了嗎？
有哪些困難？
把儀器的精度設(shè)置得更高一些，更仔細(xì)地分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不就可以了嗎？
怎么可能這么簡(jiǎn)單！
這不僅僅是幾公里和幾米的區(qū)別，而是室內(nèi)和室內(nèi)的區(qū)別。
你知道，我們正在做的是精密光學(xué)實(shí)驗(yàn)。
科學(xué)家們做這樣的實(shí)驗(yàn)時(shí)，希望能把實(shí)驗(yàn)室變成一個(gè)沒(méi)有光的暗室。
只有盡可能避免一切干擾，光學(xué)實(shí)驗(yàn)才能稱得上足夠“精密”。
幸運(yùn)的是，研究團(tuán)隊(duì)不僅不能在暗室里進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，還得把實(shí)驗(yàn)移到室外，在明亮的陽(yáng)光下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
這個(gè)時(shí)候，別說(shuō)轉(zhuǎn)動(dòng)視線平面鏡成像規(guī)律圖表，就連認(rèn)清視線內(nèi)的物體都不容易。
那么，在如此強(qiáng)烈的干擾下，研究團(tuán)隊(duì)又是如何轉(zhuǎn)眼的呢？ 他們主要有六點(diǎn)。
盡管經(jīng)過(guò)了如此精心的策劃，近紅外激光的脈沖在經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)途飛行、多次干擾、三次漫反射之后，回到了探測(cè)器，看來(lái)后媽還是沒(méi)有認(rèn)出來(lái)。
盡管在每個(gè)掃描點(diǎn)，近紅外激光都會(huì)發(fā)射 460 億個(gè)光子。
但經(jīng)過(guò) 3 次漫反射后，只有 674 個(gè)光子返回探測(cè)器。
因此，研究團(tuán)隊(duì)還有最后一件事要做，那就是：
研究團(tuán)隊(duì)做出了如此多的創(chuàng)新和努力，實(shí)際效果如何？
看，這是探測(cè)器檢測(cè)到的一組信號(hào)。
那么計(jì)算機(jī)程序認(rèn)為這是什么？
那么它們到底是什么？
原本是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的人體模型。
再看看這個(gè)結(jié)果：
什么也看不見(jiàn)平面鏡成像規(guī)律圖表，可以嗎？ 我們來(lái)看看計(jì)算機(jī)的結(jié)果。
那么它們到底是什么？
原來(lái)是字母H。
你猜怎么了？
讓計(jì)算機(jī)為您恢復(fù)（圖像重建）。
原來(lái)是它！
從這一點(diǎn)來(lái)看，本輪遠(yuǎn)距離非現(xiàn)場(chǎng)成像的療效還是相當(dāng)不錯(cuò)的。
據(jù)不可靠消息稱，研究團(tuán)隊(duì)將在各種實(shí)際場(chǎng)景中進(jìn)一步測(cè)試和優(yōu)化這些技術(shù)，力爭(zhēng)盡快投入實(shí)際應(yīng)用。 此外，在無(wú)人駕駛、災(zāi)害搜救等民用領(lǐng)域，非現(xiàn)場(chǎng)成像也具有廣闊的應(yīng)用前景。 讓我們拭目以待吧~
結(jié)尾