Goyal为非视线成像创造了破纪录的距离,刊登在PNAS上

Vivek Goyal是CISE的澳门威尼斯人注册网站研究分支机构,也是工程学院(ECE)的教授,他是中国科学技术大学徐飞虎教授领导的团队的一员,展示了在1.43公里的距离内对隐藏物体进行非视距成像和实时跟踪。利用软件和硬件的创新,该团队将NLOS成像的距离从米范围增加到公里范围-比以前的实验长了大约三个数量级。他们的澳门威尼斯人注册网站研究成果最近发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上,为未来的NLOS成像技术和现实世界的应用创造了机会。

Vivek Goyal教授,波士顿大学工程学院

NLOS成像可以从多次散射的间接光中恢复隐藏场景的细节。与传统成像涉及直接视距光传输来恢复可见物体不同,NLOS成像通常使用散射光子的飞行时间编码信息来从间接光路重建隐藏物体。由于信号强度、背景噪声和光学发散等问题,以往的NLOS成像实验一直停留在短距离验证阶段。

考虑到这一点,该团队基于双望远镜共聚焦光学设计,开发了一种高效、低噪声的近红外成像系统。与可见光相比,1550nm红外光具有几个关键优势——低大气损耗、低太阳背景、人眼安全以及不可见性。Goyal说:“为了实现我们的远程成像目标,工作波长与通过大气的透射率相匹配比与硅探测器的灵敏度相匹配更重要。”

许飞虎教授,中国科学技术大学

在软件方面,该团队还采用了一个凸优化器,配备了一个定制的时空内核,使用三维矩阵表示,以减轻长时间对峙时时空展宽的影响。

“我很高兴能够将我的算法专业知识带到这个非凡而雄心勃勃的项目中。与USTC从200公里远的视距成像结果一起,这项工作表明,非常微弱的光信号可以携带有用的信息。我们希望这能激发其他令人惊讶的计算成像系统的发展。”

戈亚尔在计算机成像领域享有盛名。在这一发现之前,Goyal一直在推进一项名为单光子激光雷达(SPL)的新兴技术的能力,该技术有助于在自主导航等应用中实现光子高效、眼睛安全、远距离成像能力。Goyal在2014年发表在《科学》杂志上的一篇论文中,利用脉冲激光和时间分辨光子探测器建立了极低光照下的深度成像领域。2019年,戈雅尔还与欧洲ECE学生查尔斯·桑德斯(Charles Saunders)和前博士后约翰·默里-布鲁斯(John Murray-Bruce)在《自然》杂志上发表了一篇论文,描述了一种仅使用普通数码相机就能恢复不透明物体及其背后场景在相机视线之外的位置的NLOS成像技术。