【希望之聲2023年9月24日】（本台記者啟術綜合編譯） 通過散射介質成像是光學成像中的“聖杯問題”，因為“光散射”會導致圖像失真。美國萊斯大學和馬里蘭大學的科學家們近日合作開發了一項名為NeuWS的一種全動態視頻技術，可讓攝像機實現更清晰的成像。
他們的研究成果最近發表在《科學進展》上。論文中說，NeuWS是一種實時校正光散射的視頻技術，可用於製造能透過煙霧、傾盆大雨、渾濁的水、皮膚、骨骼和其它反射散射光和其它介質，克服“光散射”失真帶來的挑戰。
論文中提到，NeuWS所基於的原理是：光波是複雜的數學量，具有兩個關鍵屬性，可以針對任何給定位置進行計算。第一個是波幅，是波在該位置攜帶的能量的大小；第二個是相位，是波在該位置的振蕩狀態。而測量相位對於克服光散射至關重要。但由於光的頻率較高，直接測量是不切實際的。因此，科學家們將入射光測量單位定義為“波前”（包含相位和強度信息的單一測量），並從每秒數百個波前測量中使用後端處理，快速破譯相位信息。
科學家們面臨的真正技術挑戰，是找到一種快速測量相位信息的方法。萊斯大學開發了名為WISH的早期波前處理迭代技術，不是測量光振蕩本身的狀態，而是測量它與已知波前的相關性來快速破譯相位信息，從而克服光的散射干擾。
NeuWS可快速調製來自傳入波前的光，以創建幾個略有改變的相位測量。然後，改變後的相位被直接輸入16,000個參數的神經網絡。該網絡快速計算必要的相關性，以恢復波前的原始相位信息。該神經網絡被設計只需要更少測量的算法，而更少的測量意味着更少的捕獲時間。這讓相機能夠捕捉動態視頻，而不是靜態幀。
在實驗中，萊斯大學博士Haiyun Guo和Ashok Veeraraghavan教授使用最先進的空間光調製器，每分鐘可以進行數百次此類測量。他們合作開發的相機技術能有效糾正相機和被成像物體之間光散射介質的干擾，讓攝像機透過煙霧、傾盆大雨、渾水、皮膚、骨骼和物體進行拍攝。
責任編輯：张莉莉
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