如果你的汽車擁有這樣的技術(shù)，它不僅能像現(xiàn)在許多標(biāo)準(zhǔn)的自動駕駛汽車那樣，在你車的清晰視野內(nèi)對物體發(fā)出警告，而且還能對障礙物隱藏的物體發(fā)出警告，那該怎么辦呢？也許是被一輛停著的車擋住了，或者只是在街角的一棟建筑后面看不見。這種能看到你視線之外的東西的能力聽起來像是科幻小說，但研究人員在過去十年里已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步，將所謂的“非視線成像”變成了現(xiàn)實。到目前為止不得不依靠昂貴的固定設(shè)備，但是來自波士頓大學(xué)的Vivek Goyal和他的研究小組開發(fā)了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用計算機(jī)算法和一個簡單的數(shù)碼相機(jī)，可以讓我們更經(jīng)濟(jì)、更敏捷地看到即將發(fā)生的事情。

博科園-科學(xué)科普：波士頓大學(xué)電子和計算機(jī)工程副教授Goyal說：在非視線成像方面有一些研究團(tuán)體。在人口稠密的城市地區(qū)，如果你能在拐角處看到更大的能見度，這對安全來說很重要。例如可以看到停在車的另一邊有一個孩子。你還可以想象，在很多情況下，在障礙物周圍觀察是非常有用的，比如在戰(zhàn)場上進(jìn)行監(jiān)視，在搜索和救援的情況下，你可能無法進(jìn)入一個區(qū)域，因為這樣做很危險。在2019年1月23日發(fā)表在《自然》上的一篇論文中，戈亞爾和一個研究小組說：他們能夠從一張半影的數(shù)碼照片中捕捉信息，從角落里計算和重建一個場景。半影是不透明物體投射的陰影的部分陰影外部區(qū)域?；旧霞夹g(shù)可以讓你通過觀察啞光墻上的半影，看到拐角處有什么。

當(dāng)陰影把普通的墻壁變成鏡子

光在無光的墻壁上均勻散射，而不是像鏡子那樣集中或反射到一個方向。通常情況下，這不會給計算機(jī)程序提供足夠的有組織的信息來翻譯在街角可見的場景中發(fā)生的事情。但是Goyal的團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，當(dāng)角落里有一個已知的固體物體時，部分被遮擋的場景會產(chǎn)生一個模糊的半影。物體可以是任何東西只要它不是透明的。在這種情況下，研究人員選擇使用普通的椅子。在人眼看來，由此產(chǎn)生的半影可能看起來并不多。對于計算機(jī)程序來說，它的信息量很大。通過輸入物體的尺寸和位置，研究小組發(fā)現(xiàn)他們的計算機(jī)程序可以組織光線散射，并確定原始場景的樣子——所有這些都是從一張數(shù)字照片上看起來模糊的影子在墻上。

基于光線光學(xué)，可以計算并理解場景外觀的哪些子集會影響攝像機(jī)像素，并且可以計算隱藏場景的圖像。通過在液晶顯示器上顯示不同的圖像來創(chuàng)建不同的場景，使用或不使用LCD屏幕并沒有什么基本原則。例如，一個人站在角落里的形象，可以用他們的方法重建嗎？戈亞爾說：目前還沒有概念上的障礙來阻止這種做法，但是他們還沒有嘗試過。然而，他們確實制作了額外的場景，剪下彩色的建筑紙，粘貼在泡沫板上，看看他們的系統(tǒng)能否檢測形狀和顏色。戈亞爾說，他們的“幼兒園藝術(shù)項目”場景確實能夠被解讀

看到周圍的潛力

Goyal解釋說，最基本的限制是半影和周圍環(huán)境的對比。研究展示的結(jié)果是，房間的光線相對較暗。當(dāng)研究小組在實驗室中增加環(huán)境光的強(qiáng)度時，觀察到半影變得更難看到，系統(tǒng)精確重建周圍角落場景的能力也逐漸變差。雖然使用非視線成像技術(shù)在現(xiàn)實世界中的應(yīng)用還有很長的路要走，但這一突破是在概念驗證方面。在未來，可能會有某種混合的方法，在這種方法中，系統(tǒng)能夠定位前景不透明的對象，并將其考慮到場景的計算重建中。該研究發(fā)現(xiàn)最令人興奮的方面是從半暗帶中提取如此多的信息，這種半暗帶幾乎無處不在。當(dāng)你意識到可以從它們身上提取多少光時，就不能再用同樣的方式觀察陰影了。

博科園-科學(xué)科普｜研究/來自：波士頓大學(xué)

Kat J. Mcalpine,?Boston University

參考期刊文獻(xiàn):《Nature》

DOI: 10.1038/s41586-018-0868-6

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