终结“鬼探头”：全息相机可在数毫秒内发现角落盲区物体

对于司机来说，视觉盲区一直是个相当危险的困扰。不过美国西北大学的一支研究团队，刚刚介绍了一种新颖的全息相机技术。通过重建散射光波来观察肉眼看不到的角落，这套系统能够更快地发现汽车或行人等快速移动的目标。

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（来自：Northwestern University）

据悉，当光线照射到物体上时，就会发生散射。其中一些光线抵达了我们的视网膜（或相机传感器），最终形成了我们可看到的物体。

但也正因如此，我们无法看到被其它物体遮挡的目标，更别提透过雾气等散射介质。为了化解这方面的尴尬，一种可行方法是利用多个物体的光散射。

研究配图 - 1：NLoS 成像的 SWH 示意图

举个例子，将镜子放在恰到好处的位置，我们就可以看到拐角处的物体。不过就算没有镜子，这个原理依然适用 —— 只不过次要物体的散射光太多，导致我们无法轻松重建目标对象。

而美国西北大学研究人员使用的非视距（NLoS）成像技术方案，就可以通过主动发射光线、待其碰到物体并传回传感器，以更好地实现盲区目标检测。

研究配图 - 2：SWH 演示实验 / 分辨率评估

显然，这需要借助一套特殊的算法，才能逆推出盲区拐角处的物体图像。此前也有类似的技术解决方案，但它们的分辨率通常较低、或需要耗费大量的处理时间。

相比之下，美国西北大学的 NLoS 方案不仅快速便捷，还能够在夜间或有雾天气良好工作。

研究配图 - 3：SWH 散射介质成像演示

为改善两方面的问题，研究人员运用了所谓的合成波长全息技术。其工作原理是将来自两个激光器的光波合成到一起再发射，以产生在角落附近（或其它散射介质后面）的三维“全息”图像。

研究一作 Florian Willomitzer 表示：“如果你可以在全息图中捕捉整个物体的光场，就能够完整重建物体的 3D 形状”。

研究配图 - 4：合成脉冲全息实验演示

与普通光波相比，合成光波能够有效地对拐角处（或通过散射物体）对目标实施全息成像。

此外这套系统不仅能够捕捉到潜伏在大角度视野内物体的精细细节，响应速度也非常快 —— 通常可控制在 46 毫秒内。

研究配图 - 5：波前传感实验演示

通过多方面的持续改进，NLoS 方案可让汽车及时发现快速接近的汽车或行人，较其它动辄需要耗费一个多小时来计算的早期 NLoS 系统有了巨大的改进。

Florian Willomitzer 笑称，这项技术算是将墙壁也变成了镜子，且能够在夜间或有雾的天气状况下工作。

研究配图 -6：SWH 关键属性和未来潜在应用

最后，除了车载碰撞预警系统，他们也打算将之用于改进工业和医疗行业的内窥镜技术。那样摄像头就无需辛苦绕过弯曲的管道（或肠道），而是能够通过发射合成光、并观察它们是如何折返回来的，而实现拐角盲区的观察。

有关这项研究的详情，已经发表在近日出版的《自然通讯》（Nature Communications）期刊上，原标题为《Fast non-line-of-sight imaging with high-resolution and wide field of view using synthetic wavelength holography》。

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