飛秒成像：拐角也能拍照

安歌

在生活中，你有沒有發(fā)現(xiàn)照相機(jī)只能抓拍相機(jī)鏡頭之內(nèi)的事物，對(duì)于拐角這樣的隱蔽角落，相機(jī)卻根本“無(wú)從下手”，而飛秒成像技術(shù)卻能讓相機(jī)看到拐角里的人。

飛秒，又叫毫微微秒，1飛秒等于1的負(fù)15次方秒。飛秒成像技術(shù)是指相機(jī)發(fā)出飛秒級(jí)的激光，每1飛秒拍攝一張圖片，這意味著在1秒的時(shí)間里，飛秒照相機(jī)可以拍攝萬(wàn)億張圖片！

這個(gè)照相機(jī)是如何真實(shí)地重現(xiàn)拐角物體的呢？這個(gè)原理與雷達(dá)探測(cè)技術(shù)一樣。雷達(dá)是發(fā)射電磁波，直接接收目標(biāo)反射的回波，由此獲得目標(biāo)的方位、高度等信息。而飛秒成像技術(shù)是將多次反射、折射的激光光波進(jìn)行處理而得到目標(biāo)位置的一種技術(shù)。

簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，假設(shè)在房間的拐角放置一個(gè)模型，相機(jī)向打開的門上發(fā)射激光，撞到門上的激光會(huì)發(fā)生各個(gè)方向的散射，有些光子直接反射回相機(jī)，有些光子經(jīng)過散射后撞到模型，撞到模型的光子繼續(xù)散射。在多次散射后，其中可能有極個(gè)別光子會(huì)返回照相機(jī)。當(dāng)然這一兩個(gè)光子在圖片上可能只有一個(gè)小光點(diǎn)。

但科學(xué)家們發(fā)射了數(shù)百萬(wàn)次的激光，拍攝了無(wú)數(shù)張光點(diǎn)圖，這樣無(wú)數(shù)張的圖片上就會(huì)有大量的光點(diǎn)，因?yàn)槊總€(gè)光點(diǎn)返回相機(jī)的時(shí)間和位置都是不一樣的，科學(xué)家們利用復(fù)雜的計(jì)算機(jī)算法分析光點(diǎn)對(duì)應(yīng)模型上的哪個(gè)點(diǎn)，最終可以得到模型的大致輪廓。

為什么要用激光呢？這是因?yàn)榧す饽芰扛?，且只要是朝一個(gè)方向散射的光子，中途就不會(huì)“散伙”。所以經(jīng)過幾次反射，仍然有光子可以反射回照相機(jī)，而普通光就沒有這種能力了，在幾次散射中，它們會(huì)在空氣中散射掉，回不到照相機(jī)里。

在電影中，我們可以看到飛行戰(zhàn)斗、刀槍不入的鋼鐵俠；可以看到具有超常行動(dòng)速度的美國(guó)隊(duì)長(zhǎng)，而飛秒成像技術(shù)卻是現(xiàn)實(shí)生活中能看到拐角物體的“超人”。

當(dāng)生活中運(yùn)用了飛秒成像技術(shù)，會(huì)發(fā)生什么呢？搭載了飛秒成像技術(shù)的車輛，也許可以輕易地看到拐角處的車，避免了碰撞的發(fā)生；消防員也可以運(yùn)用飛秒成像技術(shù)發(fā)現(xiàn)被困在樓層里的群眾，搜尋幸存者；飛秒成像技術(shù)還可用于探測(cè)隱蔽物體……

雖然飛秒成像技術(shù)目前拍攝的圖像還略微模糊，但隨著科學(xué)的發(fā)展，飛秒成像技術(shù)最終會(huì)給我們帶來(lái)拐角物體的清晰輪廓。