科学家开发了一种功能强大的全息照相机（Holographic Camera），不仅可以看穿几乎所有东西，而且视域范围比人类更广。
图源 | northwestern.edu & dailymail
这台全息照相机由美国西北大学的研究人员制造，使用了一种全新的技术——合成波长全息术（synthetic wavelength holography），简单来说就是将两种不同频率的光合成为一束低频的合成光波，再结合全息照相技术，将人眼看不到的物体在全息照相机上三维成像。
研究团队表示，这项技术距离商业化还有大约十年的时间。但一旦实现，这项技术的应用非常广泛，比如汽车、闭路电视,甚至可以用作医疗扫描仪。例如在结肠镜检查中，全息照相机可以代替内窥镜，不仅能观察肠道内的皱褶，还不用伸进体内。
01 解决“看不到”和“看不穿”等问题
1、汽车顶上的全息照相机内置的传感器会发出一道合成光波；
2、光波会传到正对着的墙上的虚拟探测器（Virtual Detector）上，同时也会散射到街道的另一边；
3、当街道的另一边出现隐秘的物体或生物时，物体或生物会将合成光波经由虚拟探测器传回全息照相机；
4、全息照相机内置的人工智能设备将隐秘的物体进行三维成像；
5、通过全息照相机，司机可以在拐弯前看到拐角处的人或者物体。
这是一个相对较新的研究领域，称为非视域成像（non-line-of-sight imaging，缩写为NLoS），指利用光电成像仪器，给人眼看不到的场景“拍照”成像的技术。
该技术最大的问题在于最终成像的分辨率较低、视域较小、所需探测器体积较大以及处理的时间较长，实际上无法在交通领域使用。
但全息照相机改善了这些问题，且精度可以达到亚毫米级，这意味着全息照相机甚至可以看到最小的毛细血管的工作情况，这在无创医学成像方面具有较大的潜力。
全息照相机还拥有较高的分辨率，使得其也能对快速运动的物体进行成像，比如捕捉街道拐角处超速行驶的汽车和胸腔内跳动的心脏。
表面上看，捕捉街道拐角处的汽车和看到跳动的心脏没有什么联系。但该研究的第一作者、西北大学的弗洛里安·威洛米泽（Florian Willomitzer）解释道，这两者其实联系很紧密，都涉及散射。
“如果你用手电筒对着手掌照射，你能看清手掌的骨骼结构吗？不能，因为光波穿过手掌时会在组织内向各个方向散射，最后形成一道模糊的阴影，”威洛米泽表示，“但如果我们能拦截这些散射的光波，并且捕捉到透过物体的整个光场，再结合人工智能技术，就可以完整地重建物体的三维视图。”
02 把墙壁变成镜子
由于光只能在直线路径上传播，所以全息照相机的使用前提是必须有一个不透明的屏障（如墙或灌木），并在屏障上安装虚拟探测器。例如，合成光波从汽车顶上的传感器射出，经由墙上的虚拟探测器传到拐角处的物体。然后，光线反射回墙上，并最终返回到传感器中。
在这个过程中，墙体仿佛一面镜子，司机透过墙体这面“镜子”看到拐角处有物体。如果在事故高发地段的墙体上安装虚拟探测器，配合全息照相机的使用能大幅降低事故发生率。
“尤其是在雾天和夜晚，这些散射更易发生的场景下，全息照相机能发挥更大的作用。”威洛米泽补充道。
除了交通和临床，全息照相机还能应用在工业上，例如在工业设备运行时对其内部进行成像。
“比如你想检查一台涡轮机的内部是否存在缺陷，你也许会想用内窥镜，”威洛米泽说，“但如果这台涡轮机只有在运行时才会出现问题，你就会陷入尴尬的局面，因为运行时你无法使用内窥镜，但全息照相机不用伸进机器内，所以机器运行的同时你也可以看到机器的内部运行情况。”
对于合成波长全息术，研究团队表示目前还处于研究的初级阶段，如果能进行到更深的层次，这项技术也许能在空间探索和水下成像上发挥更广阔的用途。
“也许我们还需要十年的时间，或许更久，但这一天迟早会来临的！”威洛米泽表示。
【《科学焦点》杂志（wx：kexuejiaodian）是英国Science Focus杂志的版权合作方，专注报道即将改变人类社会的重要研究、先进技术和创新产品】
参考信息
[1]http://www.msn.com/en-us/news/technology/holographic-camera-is-developed-that-can-see-through-almost-anything/ar-AAQUKyO
[2]http://baijiahao.baidu.com/s?id=1716738320702693912&wfr=spider&for=pc
[3]http://www.mccormick.northwestern.edu/news/articles/2021/11/new-holographic-camera-sees-the-unseen-with-high-precision/
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