Исследователи разработали способ захвата движущихся объектов с помощью нетрадиционного метода визуализации, известного как призрачная визуализация. Новый метод может сделать метод визуализации практичным для новых применений, таких как биомедицинская визуализация, проверка безопасности, сжатие и хранение видео.
Призрачная визуализация имеет множество преимуществ, одно из которых заключается в том, что она позволяет формировать изображение, освещая объект более низким уровнем освещенности, чем традиционные методы визуализации. Однако призрачная визуализация была ограничена стационарными объектами, потому что требуется много времени, чтобы спроецировать последовательность световых паттернов на объект, необходимый для восстановления изображения. Это приводит к тому, что изображения движущегося объекта кажутся размытыми.
В журнале Optical Society (OSA) Journal Optics Letters исследователи из Национального университета оборонных технологий Китая описывают, как им удалось объединить информацию в размытых изображениях с деталями о местоположении объекта для создания высококачественных изображений движущихся объектов с помощью призрачной визуализации.
«Наша работа показывает, что размытые изображения содержат полезную информацию»,-сказал руководитель исследовательской группы Вэй-Тао Лю. «С дальнейшими улучшениями этот подход может сделать призрачную визуализацию полезной для таких приложений, как биомедицинская визуализация человеческих существ. Например, при использовании с рентгеновскими лучами это может помочь уменьшить дозу облучения, необходимую для визуализации».
Создание четкого образа
Метод призрачного изображения формирует изображение путем корреляции луча, который взаимодействует с объектом, и опорного луча, который не взаимодействует. По отдельности лучи не несут никакой значимой информации об объекте. Метод визуализации работает с видимым светом, рентгеновскими лучами и другими частями электромагнитного спектра и, когда структурированные световые лучи генерируются вычислительно с помощью пространственных модуляторов света, может быть выполнен с помощью недорогого однопиксельного детектора вместо сложной дорогостоящей камеры.
Чтобы применить призрачное изображение к движущимся объектам, новый метод использует небольшое количество световых паттернов для захвата положения и траектории объекта. Исследователи разработали алгоритм перекрестной корреляции этой позиционной информации с размытыми изображениями, снятыми в разных положениях, что позволило постепенно сформировать четкое изображение.
«Этот подход ослабляет требования к быстрой визуализации, а поскольку алгоритм линейный, он не требует большого количества вычислительной мощности», — объяснил Лю. «Метод может быть выполнен с помощью типичной системы визуализации призраков без каких-либо дополнительных устройств и позволяет своевременно реконструировать изображение».
Стандартная настройка захватывает новую информацию
Исследователи продемонстрировали свой новый метод, используя типичную систему призрачного изображения, в которой случайное световое поле, генерируемое вращающимся диффузором, было разделено на два луча. Один луч был зафиксирован ПЗС-камерой, в то время как другой освещал движущийся объект, созданный исследователями с помощью цифрового микрозеркального устройства. Свет, исходящий от движущегося объекта, был собран однопиксельным детектором.
«Мы продемонстрировали, что наш метод захватил траекторию изображения и сформировал высококачественное изображение»,-сказал Лю. — При таких же экспериментальных условиях традиционные методы визуализации призраков потеряли бы большую часть информации об объекте из-за размытия от движения».
https://www.sciencedaily.com/releases/2019/11/191113111954.htm
Загрузка...
