非視域成像是一種新型針對(duì)視線外目標(biāo)的計(jì)算成像技術(shù),它以時(shí)間飛行探測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ),通過(guò)探測(cè)被隱藏在視域之外的物體反射回來(lái)的光子利用重建算法來(lái)重建隱藏物體的像,在自動(dòng)駕駛、災(zāi)難救援、醫(yī)學(xué)成像和軍事反恐等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。首先介紹了近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的主動(dòng)和被動(dòng)非視域成像系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀,從非視域成像系統(tǒng)的成像裝置、分辨率和重建算法等幾個(gè)方面分析各自的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。最后,還討論了非視域成像技術(shù)在實(shí)際場(chǎng)景應(yīng)用中所需要解決的一些關(guān)鍵問(wèn)題,并展望了非視域成像技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向。 

【文章來(lái)源】：導(dǎo)航與控制. 2020,19(01)

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

快速非視域探測(cè)實(shí)驗(yàn)光路圖

2017年,Chan等[5]使用脈沖激光和SPAD實(shí)現(xiàn)了超過(guò)50m的對(duì)隱藏在視線外物體的定位,其實(shí)驗(yàn)光路和裝置如圖2所示。實(shí)驗(yàn)中使用一塊平板作為中介面,為了精確定位隱藏的物體,依次將平板上的四個(gè)離散位置成像到SPAD上。如圖2(a)所示,L為激光照射在平板上的點(diǎn), 1、2、3、4分別為SPAD探測(cè)的4個(gè)位置。實(shí)驗(yàn)采用峰值波長(zhǎng)為1532nm、重復(fù)頻率為40MHz的脈沖激光二極管,并用商用望遠(yuǎn)鏡擴(kuò)大探測(cè)范圍。為降低環(huán)境噪聲,采用了1500nm的濾光片。通過(guò)對(duì)TCSPC模塊采集到的光子TOF信息進(jìn)行直方圖擬合,估算出隱藏目標(biāo)的位置。該系統(tǒng)可以在超過(guò)50m的范圍內(nèi)進(jìn)行精確的檢測(cè)和跟蹤,離現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景使用更近了一步。

2012年,美國(guó)Massachusetts理工學(xué)院(MIT)的多媒體實(shí)驗(yàn)室首次使用條紋管相機(jī)實(shí)現(xiàn)了對(duì)隱藏物體的三維成像[3]。實(shí)驗(yàn)采用波長(zhǎng)為795nm、脈沖寬為50fs的超快激光器和時(shí)間分辨率為2ps的條紋管相機(jī)(濱松C5680),實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)置如圖3所示。該系統(tǒng)能夠?qū)Χ鄠�(gè)不同深度的物體進(jìn)行重建,重建后的圖像分辨率能夠達(dá)到厘米級(jí)。MIT還使用條紋管相機(jī),利用反投影重建算法恢復(fù)了隱藏物體的三維形狀,并通過(guò)濾波的方法提高了空間分辨率和時(shí)間分辨率。隨后,他們還實(shí)現(xiàn)了透過(guò)散射介質(zhì)(毛玻璃)的寬尺度、大視角的三維成像[11]。


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