中科院上海光學(xué)與精密機(jī)械研究所一群熱愛量子光學(xué)的科學(xué)家研制出世界上第一臺(tái)激光三維強(qiáng)度關(guān)聯(lián)成像相機(jī)(國(guó)外也稱為單像素三維照相機(jī))，又制造出了第一臺(tái)工程樣機(jī)。盡管這種相機(jī)只有單一像素，卻可輕而易舉地獲取拍攝對(duì)象的全息圖像，在民用和軍用領(lǐng)域都將大顯身手。
據(jù)悉，該項(xiàng)成果來自該所研究員韓申生領(lǐng)銜主持的國(guó)家“863”項(xiàng)目“激光三維強(qiáng)度關(guān)聯(lián)成像技術(shù)研究”和“被動(dòng)光學(xué)多光譜強(qiáng)度關(guān)聯(lián)成像技術(shù)研究”。
上海光機(jī)所建成的國(guó)際上第一臺(tái)激光三維強(qiáng)度關(guān)聯(lián)成像工程原理樣機(jī)
韓申生介紹說，該項(xiàng)目在國(guó)際上首次完成了實(shí)際室外典型遙感場(chǎng)景中的激光三維強(qiáng)度關(guān)聯(lián)成像實(shí)驗(yàn)，并初步建立和驗(yàn)證了微波凝視關(guān)聯(lián)成像的基本理論體系。
3D相機(jī)顯示出拍攝對(duì)象的三維信息原理分析
平時(shí)我們所見的相機(jī)都有一個(gè)統(tǒng)一名稱——光學(xué)成像。而單像素3D相機(jī)所做的，是利用光和電磁波的無規(guī)漲落性質(zhì)進(jìn)行成像——即量子成像，俗稱“鬼”成像。
傳統(tǒng)光學(xué)成像都是物體反射出的一根根光線進(jìn)入鏡頭，落在膠片或電子元件上，一個(gè)個(gè)光斑排列在一起，形成一幅圖像。但“鬼”成像卻把自然界想象成一個(gè)由無數(shù)光子組成的量子場(chǎng)。這個(gè)場(chǎng)里的光子會(huì)不停漲落，每一個(gè)的狀態(tài)都能計(jì)算出來。因此，要得到圖像，不再需要依靠光線進(jìn)入成像鏡頭，而只需要依靠反射光波能量的探測(cè)和計(jì)算——仿佛幽靈般可以靠意念洞察一切。
3D相機(jī)可顯示出拍攝對(duì)象的三維信息（左：一般圖像 右：三維成像圖片）
利用3D相機(jī)的全息成像 可讓隱身戰(zhàn)機(jī)“失靈”
“在谷歌地圖的照片上，我們經(jīng)?？吹桨自普谧×说孛婢拔?。”項(xiàng)目組成員龔文林介紹，“但用‘鬼’成像的方法，就能在很大的程度上穿透白云，把地面看清楚。”
遙感成像是單像素3D相機(jī)的重要用途之一。據(jù)介紹，該項(xiàng)目組在國(guó)際上首次進(jìn)行了大量晴朗、夜間、云霧、雨霧等典型氣象條件下的室外遙感成像實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了野外一公里量級(jí)探測(cè)距離上分辨率為1cm、超衍射極限分辨2倍以上的強(qiáng)度關(guān)聯(lián)成像，演示了主動(dòng)照明強(qiáng)度關(guān)聯(lián)成像技術(shù)在三維成像能力、成像探測(cè)靈敏度以及云霧、雨霧等惡劣天氣條件下與現(xiàn)有遙感成像技術(shù)相比的特點(diǎn)和優(yōu)越性。
上海光機(jī)所2012年的中期項(xiàng)目評(píng)估報(bào)告顯示，利用口徑僅為18mm的單像素3D照相機(jī)，可以在惡劣環(huán)境中拍攝到420mm的普通光學(xué)望遠(yuǎn)鏡根本無法拍到的目標(biāo)。由于體積和重量的大大減小，原本需要直升機(jī)攜帶的遙感設(shè)備，換成單像素3D照相機(jī)后完全可以裝載到小型無人機(jī)上。
此外，利用3D相機(jī)的全息成像，醫(yī)院就可以直接用普通光照出X光不易看出的人體軟組織的損傷、病變；雷達(dá)偵察時(shí)，就能輕而易舉地分辨出闖入偵察區(qū)域的小亮點(diǎn)是一只鳥還是一架飛機(jī)，不管是民用領(lǐng)域還是軍用領(lǐng)域，隱身戰(zhàn)機(jī)基本上都會(huì)“失靈”。
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