就像漫畫一樣，斯坦福大學的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種X射線視覺，只有沒有X射線。研究人員使用類似于使自動駕駛汽車“看到”周圍世界的硬件，研究人員通過一種高效的算法增強了其系統(tǒng)，該算法可以根據(jù)單個光粒子或光子的運動來重建三維隱藏場景。在9月9日發(fā)表于《自然通訊》上的一篇論文中進行了詳細測試，該系統(tǒng)成功地重建了1英寸厚的泡沫所遮蓋的形狀。在人眼中，這就像透過墻壁看。

斯坦福大學電氣工程學助理教授，論文的高級作者戈登·韋茨斯坦說：“許多成像技術使圖像看起來更好一些，噪點也少一些，但這確實是我們使看不見的東西可見的地方。” 。“這確實推動了任何一種傳感系統(tǒng)可能實現(xiàn)的前沿。這就像超人類的視覺。”

該技術是對其他視覺系統(tǒng)的補充，這些視覺系統(tǒng)可以穿透微觀尺度的障礙物(用于醫(yī)學應用)，因為它更專注于大型情況，例如在有霧或大雨中駕駛自動駕駛汽車以及衛(wèi)星表面的成像地球和其他行星通過朦朧的大氣層。

從散射光進行監(jiān)督

為了看清沿各個方向散射光的環(huán)境，該系統(tǒng)將激光器與超靈敏的光子檢測器配對，該檢測器記錄擊中它的每一個激光。當激光掃描障礙物(如泡沫壁)時，偶爾的光子將設法穿過泡沫，擊中隱藏在其后的物體，然后再通過泡沫返回檢測器。然后，受算法支持的軟件使用這幾個光子以及有關它們撞擊探測器的位置和時間的信息，以3-D形式重構(gòu)隱藏的對象。

這不是第一個具有通過散射環(huán)境顯示隱藏對象的能力的系統(tǒng)，但是它規(guī)避了與其他技術相關的限制。例如，有些需要有關感興趣對象的距離的知識。同樣常見的是，這些系統(tǒng)僅使用來自彈道光子的信息，這些光子是通過散射場往返于隱藏對象的光子，但實際上并沒有沿散射路徑傳播。

該論文的主要作者，電氣工程專業(yè)的研究生戴維·林德爾說：“我們希望能夠在沒有這些假設的情況下通過散射介質(zhì)成像，并收集所有散射的光子來重建圖像。” “這使我們的系統(tǒng)特別適用于彈道光子極少的大規(guī)模應用。”

為了使他們的算法適應散射的復雜性，研究人員不得不緊密地共同設計他們的硬件和軟件，盡管他們使用的硬件組件僅比目前在自動駕駛汽車中所發(fā)現(xiàn)的先進一些。根據(jù)隱藏對象的亮度，對其測試進行掃描需要花費一分鐘到一小時不等的時間，但是該算法可以實時重建被遮擋的場景，并且可以在便攜式計算機上運行。

Lindell說：“您無法用自己的眼睛看透泡沫，甚至只是看檢測器上的光子測量結(jié)果，也看不到任何東西。” “但是，只有少數(shù)幾個光子，重建算法才能曝光這些物體-您不僅可以看到它們的外觀，還可以看到它們在3-D空間中的位置。”

太空與霧

總有一天，這個系統(tǒng)的后代可以通過太空被送往其他行星和衛(wèi)星，以幫助從冰冷的云層看到更深的層和表面。在不久的將來，研究人員希望在不同的散射環(huán)境下進行實驗，以模擬該技術可能有用的其他情況。

Lindell說：“我們很高興能與其他類型的散射幾何一起進一步推動這一發(fā)展。” “因此，不僅是隱藏在厚厚材料板上的物體，而且是嵌入密集散射材料中的物體，就像看到被霧氣包圍的物體一樣。”

Lindell和Wetzstein也對這項工作如何代表科學與工程的跨學科交叉領域充滿熱情。

韋茲斯坦說：“這些傳感系統(tǒng)是帶有激光器，檢測器和先進算法的設備，這使它們處于硬件與物理學與應用數(shù)學之間的跨學科研究領域。” “所有這些都是這項工作中至關重要的核心領域，這對我來說是最令人興奮的。”