近日，清華大學(xué)丘成桐數(shù)學(xué)科學(xué)中心、精密儀器系聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)在非視域成像相關(guān)研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)針對現(xiàn)有非視域成像技術(shù)在應(yīng)用上的瓶頸，提出基于虛擬共焦補(bǔ)償?shù)男盘柵c物體聯(lián)合先驗(yàn)（Confocal Complemented Signal-Object Collaborative Regularization，簡稱CC-SOCR）重建方法，突破傳統(tǒng)非視域成像的場景范式，對于任意中介面形態(tài)均可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確成像。 ~PF,[$?4n  
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傳統(tǒng)光學(xué)成像技術(shù)無法探測到視線以外的區(qū)域，如被障礙物遮擋的目標(biāo)等，因而存在信息感知的盲區(qū)。新興的非視域成像技術(shù)打破了這一限制，如圖1所示，通過向中介面發(fā)射激光，并接收在中介面、非視域目標(biāo)表面發(fā)生漫反射的光子級回波，經(jīng)算法重建后，能夠?qū)崟r“觀察”隱蔽目標(biāo)。這一顛覆性探測技術(shù)使得非視域目標(biāo)無所遁形，在自動駕駛、醫(yī)療成像、災(zāi)難救援、安防反恐等領(lǐng)域具有重大的應(yīng)用潛力。 $ <[r3  
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然而，現(xiàn)有的非視域成像技術(shù)在應(yīng)用上存在瓶頸。重建過程依賴于激光照射點(diǎn)在中介面上進(jìn)行密集、均勻掃描（如圖1a所示，通常為上萬個掃描點(diǎn)），導(dǎo)致該技術(shù)對應(yīng)用場景要求嚴(yán)格——需要大面積的連續(xù)中介面（如墻面、地面等）和較長的采集時間。當(dāng)實(shí)際探測場景可利用的中介面大小及形狀嚴(yán)重受限時，將顯著加大非視域成像反問題的求解難度，造成現(xiàn)有主流成像算法的重建失敗。 5$Kv%U  
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針對以上難題，研究團(tuán)隊(duì)提出了CC-SOCR重建方法，一舉突破了傳統(tǒng)非視域成像的場景范式，對于任意中介面形態(tài)（如圖1b-1e所示的柵欄、百葉窗、窗框、異形結(jié)構(gòu)等）均可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確成像。CC-SOCR方法基于貝葉斯推斷，創(chuàng)造性地引入了虛擬共焦信號，并能夠同時獲取測量點(diǎn)處的低噪音估計信號、虛擬共焦信號及非視域目標(biāo)的反射率與法向信息。同時，該方法發(fā)展和融合了稀疏優(yōu)化、非局部自相似先驗(yàn)、雙向正交字典學(xué)習(xí)、經(jīng)驗(yàn)維納濾波及聯(lián)合頻域稀疏表示等技術(shù)，具有優(yōu)異的模型可解釋性。圖2展示了新方法的框架圖及雕像實(shí)例的重構(gòu)結(jié)果。其中，測量點(diǎn)限定于中介面上N、L、O、S字母內(nèi)部區(qū)域。 E:\#Ur2  
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研究團(tuán)隊(duì)通過仿真、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)充分驗(yàn)證了新方法的有效性。對于離散、稀疏、異形等各類特殊中介面（平面/曲面），在共焦/非共焦探測模式下，新方法均給出了高質(zhì)量的目標(biāo)反射率及法向重構(gòu)結(jié)果，是目前在特殊中介面場景下唯一有效的重構(gòu)方法（如圖3所示）。該工作實(shí)現(xiàn)了非視域成像技術(shù)的場景范式創(chuàng)新，極大拓展了該技術(shù)的應(yīng)用場景和范圍。同時，對于傳統(tǒng)中介面，該方法同樣具有巨大優(yōu)勢，僅需稀疏測量點(diǎn)即可重構(gòu)非視域目標(biāo)，從而顯著降低信號的采集時間。 z:dW