中科大实验实现了1.43公里的远距离非视域成像

非视域成像技术成像实验光沿直线传播，不会拐弯，如果前方有障碍物，是否还能看到其后的人或物？

非视域成像技术成像实验

近日，中国科学技术大学教授潘建伟、窦贤康、徐飞虎等实验实现了1.43公里的远距离非视域成像，首次将成像距离从米级提高到公里级，为非视域成像技术的开拓及在实际场景中的应用开辟了新道路。

该成果3月4日发表于美国《国家科学院院刊》上。论文题为“Non–line-of-sight imaging over 1.43 km”。

传统成像技术是对视域内的物体进行观测，而非视域成像技术则能够对隐藏在视线外的物体进行拍照，类似“视线拐弯”或“隔墙观物”。后者能够拓展人类的成像能力，在医学、机器人、制造业和科学成像等应用领域具有变革潜力。

非视域成像的实现过程通常是将激光脉冲发射到中介墙上，利用中介墙使激光散射到被遮挡的非视域场景中，该场景中的隐藏物体再次将激光散射到中介墙上，最后被中介墙散射至接收系统。整个过程激光经历了3次漫反射，通过记录光量子的飞行时间信息，并利用计算成像算法可以实现对非视域场景的重构。目前，非视域成像仅能在实验室内进行短距离的原理性验证。

中国科学技术大学研究团队演示了远距离（即公里级）非视域成像，他们希望将这项技术推广到交通、国防、公共安全和安保等现实场景中。

将非视域成像扩展到远距离的主要障碍是信号强度、背景噪声和光学发散。由于激光经过多次漫反射，整个光路存在巨大的衰减。此外，多次漫反射导致的时空信息混杂，使得成像算法成为一个科研难题。

1.43公里的非视域成像实时检测与跟踪实验

1.43公里的非视域成像实时检测与跟踪实验研究团队从光学系统和重构算法出发，通过系统性设计远距离成像解决方案，发展高效率、低噪声的非视域成像系统以及高效的成像算法，将非视域成像的距离从米级提高到公里级，相比先前的实验结果提升了3个数量级。

在光学系统方面，他们基于双望远镜共焦光学设计，开发了一套近红外波长的高效率非视域成像系统，成功克服漫反射带来的160分贝光学衰减。

在算法方面，采用凸优化算法，并结合精确的成像模型和压缩感知等成像理论，解决了多次漫反射所导致的时空混合问题。

最终，成功在现场环境下实现对1.43公里外的非视域场景进行成像以及对隐藏的物体进行实时跟踪。

研究团队在论文中提出，未来可以使用先进设备，如飞秒激光器、高效超导探测器和SPAD阵列探测器来提高成像分辨率、提高成像速度，扩大隐藏场景的规模。他们认为，这项研究对将非视域成像技术，从短程验证转移到户外和实际应用具有重要意义。

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