三維重建反光字母“ S”透過泡沫看到1英寸厚照片：斯坦福計算成像實驗室

斯坦福大學的研究人員開發了一種創新的視覺系統，由於光子或光的基本粒子的運動，它能夠重建隱藏的三維場景。

這對於在大霧或大雨中駕駛自動駕駛車輛，甚至是改善大霧環境下衛星影象的顯示效果，都是非常有用的。

專家們在宣告中強調，這種機制與任何視覺系統所能實現的目標都有一定的界限。

"這就像超人的視覺，"該研究的主要作者戈登-韋茨坦說。

雖然許多系統都致力於改善模糊或複雜清晰度的影象，但美國科學家新開發的。

"讓看不見的東西變得可見"

該系統使用專門建立的軟體，該軟體集成了一種演算法，以三維方式重建隱藏在影象中的物體。要做到這一點，需要一些位置資料和一些光子作為資訊。為了在多方向散射光的環境中看清情況，該系統將鐳射器與極其敏感的光子探測器配對。鐳射掃描阻礙視線的結構，如一堵泡沫牆，但在某些時候，作用中的一個光子會穿過泡沫，並反彈到隱藏的物體上被看到。之後，光子會再次穿過泡沫，但這次的方向相反，會到達系統所擁有的探測器。這時，軟體和演算法才會發揮作用，對光子或光的基本粒子提供的資訊進行解碼。在工作結束時，他們將提供一個可以在三維空間視覺化的隱藏物件的重建。

獨特的功能

研究人員指出，這種技術是對其他視覺系統的補充，這些系統透過看穿結構和視覺障礙來達到類似的效果，這些結構和障礙看起來堅不可摧，但實際上是在微觀尺度上進行的，通常用於醫療應用。

而新系統則是針對大規模的情況，比如在大霧或大雨的情況下駕駛自主車輛。人們還認為，它可以操作性地最佳化地球表面或其他行星的衛星影象的顯示，因為這些行星的大氣層迷霧重重，難以觀看。

開發新系統所需的基礎設施並不太複雜。為了達到良好的軟體和演算法響應，只使用了一些比目前自主汽車上稍微先進的硬體部件。根據需要檢視的隱藏物體的亮度，掃描時間在一分鐘到一個小時之間，至少在裝置的測試階段。另外一個優勢是，該演算法實時重建隱藏場景，該應用也可以在中型膝上型電腦上執行。

參考

透過基於共聚焦擴散層析成像的散射介質進行三維成像 -Lindell，DB，Wetzstein，G.Nature Communications（2020）。