中科院上海光學與精密機械研究所一群熱愛量子光學的科學家研制出世界上第一臺激光三維強度關(guān)聯(lián)成像相機(國外也稱為單像素三維照相機)，又制造出了第一臺工程樣機。盡管這種相機只有單一像素，卻可輕而易舉地獲取拍攝對象的全息圖像，在民用和軍用領(lǐng)域都將大顯身手。
據(jù)悉，該項成果來自該所研究員韓申生領(lǐng)銜主持的國家“863”項目“激光三維強度關(guān)聯(lián)成像技術(shù)研究”和“被動光學多光譜強度關(guān)聯(lián)成像技術(shù)研究”。
上海光機所建成的國際上第一臺激光三維強度關(guān)聯(lián)成像工程原理樣機
韓申生介紹說，該項目在國際上首次完成了實際室外典型遙感場景中的激光三維強度關(guān)聯(lián)成像實驗，并初步建立和驗證了微波凝視關(guān)聯(lián)成像的基本理論體系。
3D相機顯示出拍攝對象的三維信息原理分析
平時我們所見的相機都有一個統(tǒng)一名稱——光學成像。而單像素3D相機所做的，是利用光和電磁波的無規(guī)漲落性質(zhì)進行成像——即量子成像，俗稱“鬼”成像。
傳統(tǒng)光學成像都是物體反射出的一根根光線進入鏡頭，落在膠片或電子元件上，一個個光斑排列在一起，形成一幅圖像。但“鬼”成像卻把自然界想象成一個由無數(shù)光子組成的量子場。這個場里的光子會不停漲落，每一個的狀態(tài)都能計算出來。因此，要得到圖像，不再需要依靠光線進入成像鏡頭，而只需要依靠反射光波能量的探測和計算——仿佛幽靈般可以靠意念洞察一切。
3D相機可顯示出拍攝對象的三維信息（左：一般圖像 右：三維成像圖片）
利用3D相機的全息成像 可讓隱身戰(zhàn)機“失靈”
“在谷歌地圖的照片上，我們經(jīng)常看到白云遮住了地面景物。”項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相機的重要用途之一。據(jù)介紹，該項目組在國際上首次進行了大量晴朗、夜間、云霧、雨霧等典型氣象條件下的室外遙感成像實驗。實驗實現(xiàn)了野外一公里量級探測距離上分辨率為1cm、超衍射極限分辨2倍以上的強度關(guān)聯(lián)成像，演示了主動照明強度關(guān)聯(lián)成像技術(shù)在三維成像能力、成像探測靈敏度以及云霧、雨霧等惡劣天氣條件下與現(xiàn)有遙感成像技術(shù)相比的特點和優(yōu)越性。
上海光機所2012年的中期項目評估報告顯示，利用口徑僅為18mm的單像素3D照相機，可以在惡劣環(huán)境中拍攝到420mm的普通光學望遠鏡根本無法拍到的目標。由于體積和重量的大大減小，原本需要直升機攜帶的遙感設(shè)備，換成單像素3D照相機后完全可以裝載到小型無人機上。
此外，利用3D相機的全息成像，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；雷達偵察時，就能輕而易舉地分辨出闖入偵察區(qū)域的小亮點是一只鳥還是一架飛機，不管是民用領(lǐng)域還是軍用領(lǐng)域，隱身戰(zhàn)機基本上都會“失靈”。
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