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原理分析:中科院研造的全球首款激光单像素3D照相机

2016-01-13 00:58
flinay
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  中科院上海光学与精密机械研究所一群热爱量子光学的科学家研制出世界上第一台激光三维强度关联成像相机(国外也称为单像素三维照相机),又制造出了第一台工程样机。尽管这种相机只有单一像素,却可轻而易举地获取拍摄对象的全息图像,在民用和军用领域都将大显身手。

  据悉,该项成果来自该所研究员韩申生领衔主持的国家“863”项目“激光三维强度关联成像技术研究”和“被动光学多光谱强度关联成像技术研究”。

  

  上海光机所建成的国际上第一台激光三维强度关联成像工程原理样机

  韩申生介绍说,该项目在国际上首次完成了实际室外典型遥感场景中的激光三维强度关联成像实验,并初步建立和验证了微波凝视关联成像的基本理论体系。

  3D相机显示出拍摄对象的三维信息原理分析

  平时我们所见的相机都有一个统一名称——光学成像。而单像素3D相机所做的,是利用光和电磁波的无规涨落性质进行成像——即量子成像,俗称“鬼”成像。

  传统光学成像都是物体反射出的一根根光线进入镜头,落在胶片或电子元件上,一个个光斑排列在一起,形成一幅图像。但“鬼”成像却把自然界想象成一个由无数光子组成的量子场。这个场里的光子会不停涨落,每一个的状态都能计算出来。因此,要得到图像,不再需要依靠光线进入成像镜头,而只需要依靠反射光波能量的探测和计算——仿佛幽灵般可以靠意念洞察一切。

  

  3D相机可显示出拍摄对象的三维信息(左:一般图像 右:三维成像图片)

  利用3D相机的全息成像 可让隐身战机“失灵”

  “在谷歌地图的照片上,我们经常看到白云遮住了地面景物。”项目组成员龚文林介绍,“但用‘鬼’成像的方法,就能在很大的程度上穿透白云,把地面看清楚。”

  遥感成像是单像素3D相机的重要用途之一。据介绍,该项目组在国际上首次进行了大量晴朗、夜间、云雾、雨雾等典型气象条件下的室外遥感成像实验。实验实现了野外一公里量级探测距离上分辨率为1cm、超衍射极限分辨2倍以上的强度关联成像,演示了主动照明强度关联成像技术在三维成像能力、成像探测灵敏度以及云雾、雨雾等恶劣天气条件下与现有遥感成像技术相比的特点和优越性。

  上海光机所2012年的中期项目评估报告显示,利用口径仅为18mm的单像素3D照相机,可以在恶劣环境中拍摄到420mm的普通光学望远镜根本无法拍到的目标。由于体积和重量的大大减小,原本需要直升机携带的遥感设备,换成单像素3D照相机后完全可以装载到小型无人机上。

  此外,利用3D相机的全息成像,医院就可以直接用普通光照出X光不易看出的人体软组织的损伤、病变;雷达侦察时,就能轻而易举地分辨出闯入侦察区域的小亮点是一只鸟还是一架飞机,不管是民用领域还是军用领域,隐身战机基本上都会“失灵”。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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