一部相机,不管它能拍出多少万像素的高质量照片,却总有一个重大缺陷---或者说是不尽如人意的地方:它无法穿透障碍物,拍到高墙之后的东西。也许对于相机来说,这个要求过于苛刻了。也许这本就不是相机应该完成的事。面对一堵高墙,一部内部运动结构复杂的机器,一片已被重度污染以致难以涉足的地区,一部相机当真无能为力。
现在,麻省理工学院媒体实验室(MIT's Media Lab)的科学家们的研发成果将改变这一切。他们研发出一款相机,能够使用激光来捕捉障碍物之后的目标的信息,再用3D成像技术将这些信息用特殊算法生成3D模型。算法的构思设计由团队成员之一安德列斯·韦尔滕(Andreas Velten)负责。
研究人员在隐藏目标(假设目标位于一堵墙的后面)的远端向其发射激光,激光透过墙体射中目标并发生散射,再记录下散射光到达镜头的时间。不同的光子射向目标的不同部位,所发生的散射角度和到达镜头的返回时间各自不同,将这些时间信息像航班时刻表一样排列起来,就可以从中分析得出拍摄目标的细微形状和位置等信息。发射间隔只有50飞秒(飞秒:千万亿分之一秒)的激光发射器会朝着目标的不同角度发射60次,使获取的信息更详细。
麻省理工学院媒体实验室照相机文化研究小组的负责人拉梅什•拉斯卡尔(Ramesh Raskar)主持了这项研究。
的确,“它不是普通的相机”,它能透视穿墙,拍到障碍物另一边的目标。
承担该项研究的麻省理工学院媒体实验室照相机文化研究小组(Camera Culture Research Group)负责人拉梅什·拉斯卡尔(Ramesh Raskar)表示:“对回声,我们都不陌生,我们也可以利用‘回光’原理。”
值得一提的是,大部分超高速成像技术都在尽量避免散射效应,仅仅把注意力集中在最先返回传感器的光子上。拉斯卡尔说:“这就是我们和那些技术之间的不同之处。我们真正把散射光利用起来了。”
这款相机每隔2皮秒(皮秒:万亿分之一秒)就能记录一幅图像,所谓“超高速”当真名副其实。这样的性能可将每个光子运动距离的测量精度精确到毫米以下级。
目前,整个成像建模过程大约需要几分钟时间,但研究人员希望能在未来把这一时间减少至不到10秒。
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