飞秒成像:拐角也能拍照

来源 :科学之谜 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yyk20071999
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  在生活中,你有没有发现照相机只能抓拍相机镜头之内的事物,对于拐角这样的隐蔽角落,相机却根本“无从下手”,而飞秒成像技术却能让相机看到拐角里的人。
  飞秒,又叫毫微微秒,1飞秒等于1的负15次方秒。飞秒成像技术是指相机发出飞秒级的激光,每1飞秒拍摄一张图片,这意味着在1秒的时间里,飞秒照相机可以拍摄万亿张图片!
  这个照相机是如何真实地重现拐角物体的呢?这个原理与雷达探测技术一样。雷达是发射电磁波,直接接收目标反射的回波,由此获得目标的方位、高度等信息。而飞秒成像技术是将多次反射、折射的激光光波进行处理而得到目标位置的一种技术。
  简单说来,假设在房间的拐角放置一个模型,相机向打开的门上发射激光,撞到门上的激光会发生各个方向的散射,有些光子直接反射回相机,有些光子经过散射后撞到模型,撞到模型的光子继续散射。在多次散射后,其中可能有极个别光子会返回照相机。当然这一两个光子在图片上可能只有一个小光点。
  但科学家们发射了数百万次的激光,拍摄了无数张光点图,这样无数张的图片上就会有大量的光点,因为每个光点返回相机的时间和位置都是不一样的,科学家们利用复杂的计算机算法分析光点对应模型上的哪个点,最终可以得到模型的大致轮廓。
  为什么要用激光呢?这是因为激光能量高,且只要是朝一个方向散射的光子,中途就不会“散伙”。所以经过几次反射,仍然有光子可以反射回照相机,而普通光就没有这种能力了,在几次散射中,它们会在空气中散射掉,回不到照相机里。
  在电影中,我们可以看到飞行战斗、刀枪不入的钢铁侠;可以看到具有超常行动速度的美国队长,而飞秒成像技术却是现实生活中能看到拐角物体的“超人”。
  当生活中运用了飞秒成像技术,会发生什么呢?搭载了飞秒成像技术的车辆,也许可以轻易地看到拐角处的车,避免了碰撞的发生;消防员也可以运用飞秒成像技术发现被困在楼层里的群众,搜寻幸存者;飞秒成像技术还可用于探测隐蔽物体……
  虽然飛秒成像技术目前拍摄的图像还略微模糊,但随着科学的发展,飞秒成像技术最终会给我们带来拐角物体的清晰轮廓。
其他文献
问:此次恐龙化石的发现,对古生物学领域的影响有多重要?  答:每一次新化石的发现,都是意义非凡的。巴塔哥尼亚雷龙的发现不仅能帮助我们进一步获得大型恐龙的知识,还能丰富其所属物种。  问:像这样大体积的生物,日常需要吃多少东西?  答:为了维持生命,巴塔哥尼亚雷龙需要非常频繁的进食。不过,要精准估计它们进食的量是很困难的,但是我们可以肯定它们吃的量是很大的。  问:巴塔哥尼亚雷龙的遗骸能给我们什么信
期刊
近日,天文界掀起了一阵不小的风浪,因为在木星的周围,又发现了12颗新卫星,已知的木卫总数增加到了惊人的79顆!如果按照卫星数量的多少对太阳系的行星进行排名,木星可以说是当之无愧的第一名。  其实,发现这几颗卫星纯属是一场意外。  探寻“第九行星”路上的意外  原来天文学家认为,在太阳系的最边缘,冥王星的外围,存在着“第九行星”,因此天文学家一直致力于证明它的存在。  2017年,美国天文学家尝试用
期刊
减少太阳辐射的地球工程  整个地球正在不断变暖,人们因此而感到恐慌,科学家不得不开动头脑,设计出一系列大规模的人工方案来干预地球的环境和气候系统,这就是地球工程。  目前,科学家已经提出了几十种地球工程,它们都很有创意,令人兴奋,但很多都不具备可行性。比如,在太空安装巨大的镜子,用来反射阳光,这一想法确实不错。我们拥有国际空间站、火星车和大约8000个围绕地球运行的人造物体,由此看来,在太空安装反
期刊
由于私营航天公司的快速发展,人们使用商业火箭向太空运输货物和设备的价格大大降低。越来越多的企业家和科研人员得以利用近地轨道的独特条件进行制造研究,这些条件包括真空、微重力、纯粹的太阳能和极端温度。新的实验环境刺激了现代医学、技术和材料科学的创新,可以预见太空制造会大大改变我们制造物品的方式。  “轻松”打印人造心脏  在2016年底,有一架飞机在墨西哥湾的上空翻腾,它突然急速上升,然后猛冲向下。这
期刊
1968年,当阿波罗8号飞船绕着月球飞行时,宇航员拍摄到了第一张地球从月球地平线上升起的彩色照片。在灰色的月球地表上,一颗蓝白色的半球浮现在夜空中,这就是从月球上看到的地球景象。四年之后,阿波羅17号宇航员们第一次拍摄到了地球的全景图片。在太空中,地球酷似一块“蓝色大理石”,从此以后,人们用“蓝色大理石”指代卫星拍摄的高清晰地球照片。  这些从太空拍摄到的地球图片让我们知道了地球是一颗蓝色星球。据
期刊
提到足球,相信大多数球迷都会为之兴奋。在化学界,也有一种令化学迷们为之激动的物质——足球烯。  足球烯因形似足球而得名,它是碳元素的同素异形体,是60个碳原子连接在一起形成的中空结构。由于它极为特殊的结构,人们认定它具有普通物质不具备的能力,是泥沙里的“黄金”。人们发现,足球烯不仅在化学界有巨大作用,还被“踢”进了医学界的大门。研究表明,足球烯具有罕见的医疗服务潜力。  抵抗衰老,从消除自由基开始
期刊
多年前战争遗留下一片荒凉沙漠,里面还埋藏了许多地雷、炸弹。为排除炸弹还沙漠以安宁,两个机器人进入这片地区。一号机器人在扫描中发现一块可疑的球体,用触手小心翼翼地搬弄它,要确定究竟是石头还是炸弹,若是炸弹就要拆除。这时二号机器人跟着过来,它一边扫描一边与一号交流,注意力也放在这块可疑物体上,试着去分析它,并尝试照着一号的样子去做。  社交学习  这不是实景,乃是一幅想象的画面,向人们展示机器人之间具
期刊
水藻无处不在  无论是浩瀚的海洋里还是公园里的小池塘,你几乎在任何有水的地方可以找到水藻。在你的印象中,水藻是什么样的?是包裹着寿司的海苔,是海底的海藻森林,还是漂浮在池塘水面的绿藻?其实,这些都是水藻家族的成员。水藻是个庞大的家族,它们既不是动物,也不是植物,除了部分属于原核生物,大部分藻类属于一个特殊的群体——原生生物。  水藻种类繁多,分起类来实在不容易,一般将水藻分为两类:大型藻类和微藻。
期刊
说起飞艇,浮现在你脑海中的大概是动画片里或是历史书上的梭形飞行器,皆是庞然大物。用于考古的飞艇却不同,它们必须要足够小,小到足以在不破坏古建筑结构的情况下进入其内部探索。法国一家研究机构就开发了一款迷你飞艇,用于考古。  这款迷你飞艇的最初设计目的是为了探索埃及的胡夫金字塔。2017年11月,日本和法国的科学家发现在胡夫金字塔中隐藏着一个中空结构。  那么,这个中空结构到底有什么用?里面有什么东西
期刊
今天,在近地軌道上环绕运行的人造卫星,已超过1000颗。不仅有限的外层空间越来越拥挤,卫星的无线电信号也越来越“拥挤”,有些卫星信号可能会重叠,相互干扰。  为了避免这种问题发生,卫星信号必须在一个狭窄的频段内传输。要达到最精确校准,就离不开丹麦科技大学所建的全球最先进的消声室,又称无线电波暗室。  消声室通体被钢制的法拉第笼包围,阻止任何外部电磁波干扰,如Wi-Fi无线网络信号、手机信号等。室内
期刊