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2012-08-24 22:42 |
研究人員利用光子反彈現(xiàn)象克服視野死角
受光子被墻壁和物體反彈這種特殊現(xiàn)象激發(fā)，來自麻省理工學(xué)院（MIT）、哈佛大學(xué)、威斯康辛大學(xué)以及萊斯大學(xué)的研究人員利用先進(jìn)的光學(xué)儀器追蹤反彈的光子，從而能夠“看到”在拐角處到底隱藏了什么。 \S_ o{0ZY}
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一篇于8月6日發(fā)表在美國光學(xué)學(xué)會的公開期刊《光學(xué)快報》上的論文描述了這項技術(shù)。可能有一天，這項技術(shù)會被證實在救災(zāi)以及無損生物醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域有著不可估量的應(yīng)用價值。 uj~(r=%
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“把光子想象成碰到障礙物就會反彈的粒子——在它們遇到墻的時候會被彈開，然后沿著過道繼續(xù)前進(jìn)，從而拐過墻角。當(dāng)這種反彈發(fā)生時，我們可以利用光子前進(jìn)和反射的時間來得到物體表面幾何形狀的信息。” MIT的研究生，同時也是該論文的第一作者奧特克里斯特•古普塔（Otkrist Gupta）解釋道。研究人員采用了先進(jìn)的超高速激光器以及二維超高速掃描照相機(jī)，這兩種儀器的工作頻率都是每秒數(shù)萬億次。借助于這些先進(jìn)儀器，研究團(tuán)隊每秒鐘能夠捕捉到數(shù)十億張圖像，通過分析光子在拐角或者穿過水瓶的運(yùn)動情況，以證實利用該技術(shù)能夠“看見”視線外的物體。 YXLZ2-%ohZ
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超高速掃描照相機(jī)和一般的相機(jī)存在很大的差異，它利用入射光子進(jìn)入相機(jī)的時間順序進(jìn)行成像�！斑@種類型的圖像為我們計算每個光子來回反射的時間提供了很好的幫助，如果拐角附近有障礙物，光子就會更快地反射回來�！� 古普塔說，“我們實際上就是在捕獲并計算光子的數(shù)量。每張拍攝的圖片上只有三個或者更少的光子，但是我們以很快的速度拍攝了很多的圖像來合成‘掃描’圖像，這些圖像幫助我們以厘米級的精度確定光子行進(jìn)的距離。一旦搜集到了這些數(shù)據(jù)，我們就能夠推斷出那個隱藏物體的基本幾何形狀，同時產(chǎn)生一個三維的圖像。” O +u? Y
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這項技術(shù)有很多潛在的應(yīng)用，其中最明顯的就是應(yīng)用于救災(zāi)�！袄缬幸粋�已經(jīng)坍塌的房子，而你需要知道是否還有人在里邊，這時我們的技術(shù)就會顯得很有用處。這項技術(shù)幾乎可以完美地應(yīng)用于任何一種災(zāi)害中，特別是火災(zāi)。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，你需要知道屋里和拐角處的情況，但是在這種危險的情況下，你又不愿意冒險派營救人員進(jìn)入偵察。而這項技術(shù)能夠極大地降低營救人員的生命風(fēng)險，” 古普塔指出。這項技術(shù)也極有可能被應(yīng)用在無損生物醫(yī)學(xué)成像上，讓醫(yī)生“看到”病人皮下組織的情況，這是研究人員現(xiàn)在計劃研究的方向。 o_sb+Vn|
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古普塔預(yù)期，基于典型的開發(fā)時間表，從研發(fā)論證到最后的產(chǎn)品發(fā)布，這項技術(shù)至少需要五到十年時間才能夠走向商用。
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