我國科研團隊合作在散射成像研究方面取得進展

日前，中國科學院量子光學重點實驗室劉紅林副研究員與香港理工大學賴溥祥教授、上海理工大學張大偉教授合作，在散射成像研究方面取得重要進展。相關(guān)成果以“Different channels to transmit information in scattering media”為題發(fā)表于PhotoniX。

光學成像的本質(zhì)是信息的傳遞，成像系統(tǒng)則提供了信息傳遞的信道。傳統(tǒng)光學成像系統(tǒng)可以根據(jù)光路中各個部分已知的傳輸函數(shù)來計算系統(tǒng)響應(yīng)，換言之，信道的結(jié)構(gòu)和特性明確可知。當使用散射介質(zhì)替換傳統(tǒng)透鏡時，仍然可以從光場中提取圖像，這說明散射介質(zhì)保留或重建了圖像信息的傳遞通道。散射成像領(lǐng)域主流研究把散射介質(zhì)視作“黑匣子”，關(guān)注各類技術(shù)的開發(fā)和優(yōu)化，一直沒有觸及介質(zhì)內(nèi)信息傳播的通道。

研究人員通過設(shè)計由不同照明源和傳輸介質(zhì)的四種實驗組合，并利用深度學習作為信息提取的工具和判斷信息有無的標準，發(fā)現(xiàn)散射介質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)提供了一種新的通道供信息傳遞。同時，對比周期性相位光柵進行了進一步的證明。信源編碼方式?jīng)Q定了散射介質(zhì)內(nèi)信道的模式。研究還發(fā)現(xiàn)，如果沒有有效信道，即使是空間平移不變系統(tǒng)，信息也無法傳遞，卷積定理失效。 散射介質(zhì)中存在不同的信道的發(fā)現(xiàn)刷新了對散射現(xiàn)象、成像和空間平移不變性的理解，還將激發(fā)對深度學習的進一步研究和應(yīng)用，未來可將其作為研究未知物理原理或機制的有力工具。

該項目得到了國家自然科學基金、廣東省科學技術(shù)委員會、香港研究撥款委員會以及香港創(chuàng)新科技委員會的支持。

審核編輯 ：李倩