西电邵晓鹏教授团队 研究计算成像取得突破 “一叶”不再“障目”

2016年5月28日《西安晚报》第三版

      本报讯 （记者 任娜） 隔着一块厚厚的毛玻璃，或者一片玫瑰花瓣，抑或一片四叶草的叶子，人眼看不到物体，相机也拍不出任何照片，但果真如此么？日前，西电物理与光电工程学院邵晓鹏教授从事的研究方向——计算成像，一种颠覆我们生活认知常识的“黑科技”，就实现了“隔山观牛”的成像效果。
      如果目标和观测点之间存在云、烟、雾、水等障碍物，怎样才能发现目标，去看到云层后的飞机、雾霾下的城市、海水里的潜艇呢？
      在西安电子科技大学北校区西大楼的一间实验室里，摆放着一套利用LED光源照明的无透镜散射成像实验系统。这套系统正中间，竖直放置着一块毛玻璃。毛玻璃的一边是观测目标，另一边是没有安装镜头的CCD相机。当实验开始，LED光源点亮后，目标被照亮，一束包含有目标信息的光线，穿透毛玻璃被相机记录下来。虽然记下来的初始信息，就像电视机中的雪花点，但经过一系列复杂的数学计算，电脑上还是清晰地出现了目标图像。
      “光波在通过云、烟、雾、水，甚至生物组织等散射介质时，都会发生散射现象，传统成像方法确实没办法成像，但计算成像就是解决这个问题的技术。”邵晓鹏介绍说。“赝热光是一种理想光源，具有单色性好、亮度高、方向性和相干性强等特点，LED光源虽然也是人造的，但更接近于自然光。”邵晓鹏说。邵晓鹏团队搭建的这套散射成像实验系统，不仅实现了高分辨率的清晰成像，而且理论模型非常简单，能够做到无相差成像，是随机散射成像领域的又一突破。“更重要的是，计算过程可以做到实时成像。”
      邵晓鹏团队还在这套系统上，进行了全景深成像的验证，能够把二维平面成像，拓展到包含有方位信息的立体空间，使成像具有一定的纵向深度，实现三维成像。
      目前，邵晓鹏正在进行透过散射介质的宽谱照明非侵入式成像机理研究。他介绍说，透过散射介质实现非侵入式实时成像，未来有望在生物医学成像、公共安全和军事反恐等领域发挥重要作用。该研究领域已经从用激光产生的赝热光，进展到LED光源下也能成像，正朝着以自然光为目标的更宽频谱方向发展。邵晓鹏充满希望地介绍，在不久的将来这一技术有望实现“绕墙成像”。也就是说，当一束光通过门缝照射到房间内以后，屋内结构的组成、桌椅的摆放以及人员分布情况等相关信息，均可以被反射回接收器中的光信息计算出来。“‘绕墙成像’才是真正的黑科技，我们的研究其实才刚刚开始！”