終結「開車盲點」，全像攝影相機可在數毫秒內發現視覺死角物體

對於汽機車駕駛來說，視覺死角一直是個相當危險的困擾。美國西北大學的一支研究團隊，前日介紹了一種新穎的全像攝影相機技術，可透過重建散射光波來觀察肉眼看不到的角落，而這套系統能夠使駕駛者更快地發現汽車或行人等快速移動的目標。

當光線照射到物體上時，就會發生散射。其中一些光線抵達了我們的視網膜（或相機傳感器），最終形成了我們可看到的物體。

另一方面，我們無法看到被物體遮擋的目標，而透過霧氣等散射介質亦不可行。為了化解這方面的不便，一種可行方法是利用多個物體的光散射。

▲ NLoS 成像的 SWH 示意圖

舉個例子，將鏡子放在恰到好處的位置，我們就可以看到拐角處的物體。不過就算沒有鏡子，這個原理依然適用，只不過次要物體的散射光太多，導致我們無法輕鬆重建目標對象。

而美國西北大學研究人員使用的非視距（NLoS）成像技術方案，就可以透過主動發射光線，待其碰到物體並傳回傳感器，就能實現視覺死角的目標檢測。

▲ SWH 展示實驗 / 解析度評估

但這需要借助一套特殊的演算法，才能逆推出拐角處的物體圖像。此前也有類似的技術解決方案，但它們的解析度通常較低、或需要耗費大量的處理時間。

相比之下，美國西北大學的 NLoS 方案不僅快速便捷，還能夠在夜間或有霧天氣運作良好。

▲ SWH 散射介質成像展示

為改善解析度低和運作速度過慢的問題，研究人員運用了所謂的合成波長全像攝影技術。其工作原理是將來自兩個雷射器的光波合成到一起再發射，以產生在角落附近（或其它散射介質後面）的「立體全像攝影」圖像。

主要研究者 Florian Willomitzer 表示：「如果你可以在全像攝影圖中捕捉整個物體的光場，就能夠完整重建物體的 3D 形狀。」

▲ 合成脈衝全像攝影實驗展示

與普通光波相比，合成光波能夠有效地對拐角處（或透過散射物體）的目標實施全像攝影成像。

此外這套系統不僅能夠捕捉到潛伏在大角度視野內物體的精密細節，其反應的速度也非常快，通常可控制在 46 毫秒內。

▲ 波前傳感實驗展示

透過多方面的持續改進，NLoS 方案可讓汽車及時發現快速接近的汽車或行人，較其他動輒需要耗費一個多小時來計算的早期 NLoS 系統有了巨大的改進。

Florian Willomitzer 笑稱，這項技術算是將牆壁也變成了鏡子，且能夠在夜間或有霧天氣的狀況下工作。

▲ SWH 關鍵屬性和未來潛在應用

最後，除了車載碰撞預警系統，他們也打算將之用於改進工業和醫療行業的內視鏡技術。如此可使得鏡頭無需辛苦繞過彎曲的管道（或腸道），而是透過發射合成光、並觀察它們如何折返回來，進而實現拐角盲點的觀察。

有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的《自然通訊》（Nature Communications）期刊上，原標題為《Fast non-line-of-sight imaging with high-resolution and wide field of view using synthetic wavelength holography》。

• 資料來源：cnBeta