對於司機來說，視覺盲區一直是個相當危險的困擾。 不過美國西北大學的一支研究團隊，剛剛介紹了一種新穎的全息相機技術。 通過重建散射光波來觀察肉眼看不到的角落，這套系統能夠更快地發現汽車或行人等快速移動的目標。

（來自：Northwestern University）

據悉，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（或相機感測器），最終形成了我們可看到的物體。

但也正因如此，我們無法看到被其它物體遮擋的目標，更別提透過霧氣等散射介質。 為了化解這方面的尷尬，一種可行方法是利用多個物體的光散射。

研究配圖 – 1：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物件。

而美國西北大學研究人員使用的非視距（NLoS）成像技術方案，就可以通過主動發射光線、待其碰到物體並傳回感測器，以更好地實現盲區目標檢測。

研究配圖 – 2：SWH 演示實驗 / 解析度評估

顯然，這需要藉助一套特殊的演算法，才能逆推出盲區拐角處的物體圖像。 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良好工作。

研究配圖 – 3：SWH 散射介質成像演示

為改善兩方面的問題，研究人員運用了所謂的合成波長全息技術。 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）的三維”全息”圖像。

研究一作 Florian Willomitzer 表示：「如果你可以在全息圖中捕捉整個物體的光場，就能夠完整重建物體的 3D 形狀」。

研究配圖 – 4：合成脈衝全息實驗演示

與普通光波相比，合成光波能夠有效地對拐角處（或通過散射物體）對目標實施全息成像。

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細細節，回應速度也非常快 —— 通常可控制在 46 毫秒內。

研究配圖 – 5：波前感測實驗演示

通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，較其它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的天氣狀況下工作。

研究配圖 -6：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窺鏡技術。 那樣攝像頭就無需辛苦繞過彎曲的管道（或腸道），而是能夠通過發射合成光、並觀察它們是如何折返回來的，而實現拐角盲區的觀察。

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》。