隨著物體識別和三維(3D) 重建技術(shù)在各種逆向工程、人工智能、醫(yī)療診斷和工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域變得必不可少，人們越來越關(guān)注與尋求可以簡化處理的高效、更快的速度和更集成的方法。

在當前的物體識別和三維重建領(lǐng)域，樣品輪廓信息的提取主要通過各種計算機算法來完成。傳統(tǒng)的計算機處理器存在功耗高、運行速度低、算法復雜等多重制約因素。在這方面，最近人們越來越關(guān)注尋找替代光學方法來執(zhí)行這些技術(shù)。

光學計算理論和圖像處理的發(fā)展為目標識別和三維重建技術(shù)提供了更為完整的理論基礎(chǔ)。近年來，光學方法因其運算速度快、集成度高和延遲低等巨大優(yōu)勢而受到更多關(guān)注，成為傳統(tǒng)模式的最佳替代方法。

超表面作為亞波長尺度的二維納米結(jié)構(gòu)，在光學的革命性發(fā)展中表現(xiàn)出了卓越的能力，可以更有效地簡化和深度集成光學系統(tǒng)。

在實際應用中，超表面已經(jīng)顯示出有效操縱光的幾個參數(shù)的能力。因此，超表面被用于許多潛在領(lǐng)域，例如光學模擬計算、光學密碼學、光學器件設(shè)計、信號操縱、顯微鏡成像、光學成像和納米繪畫。

光學計算超表面作為二維人工設(shè)計的組件，表現(xiàn)出控制光束相位、幅值、偏振和頻率分布的超常特性，能夠?qū)�輸入光場進行數(shù)學運算。

近日，湖南大學物理與電子學院羅海陸教授課題組提出了一種基于光學計算超表面的全光學目標識別與三維重建技術(shù)。與傳統(tǒng)機制不同，該方案減少了輪廓曲面提取處理過程中的內(nèi)存消耗。高對比度和低對比度物體的實驗結(jié)果的識別和重建與真實物體吻合較好。對全光學目標識別和三維重建技術(shù)的探索為高效率、低功耗和緊湊的系統(tǒng)提供了潛在的應用。

該研究成果發(fā)表在Opto-Electronic Advances上，作者提出了一種基于光學計算超表面的全光學目標識別和三維重建技術(shù)。通過設(shè)計和制造光學計算超表面，實現(xiàn)了高對比度和低對比度物體的全光學目標識別和三維重建。

圖1.物體識別及全光學三維重建系統(tǒng)示意圖。(a) 物體的輪廓表面圖像可以在系統(tǒng)的單次處理中獲得。(b)高、低對比度物體可以通過這種全光學計算超表面系統(tǒng)進行重建。