想象一下這樣的場景，對動物大聲喊叫，然后就能從回音中分辨出它是狗還是馬。也許你會以為這樣的事情離我們很遙遠，但是一個科學(xué)團隊已經(jīng)完成了這種攝影效果。
近期發(fā)表在 Optica 期刊上的一篇新論文中，英國、意大利和荷蘭的研究人員描述了一種全新的制作動畫 3D 圖像的方法：通過捕捉光子的時間信息，而不是其空間坐標(biāo)。
研究人員通過調(diào)整光線反射到一個探測器上的時間，來提取出一個場景的三維圖像，這項被稱為時間成像的新技術(shù)展示了一種機器學(xué)習(xí)的重要用途。
時間成像系統(tǒng)比普通成像具有一定的優(yōu)勢。例如，新系統(tǒng)取像會非?？欤赡芤悦棵?1000 幀的速度工作；而且這種粗略而快速的 3D 成像可能具有多種應(yīng)用，如用作自動駕駛汽車的攝像頭，以提高尋路的準(zhǔn)確性和應(yīng)急速度，以及用于移動設(shè)備和健康監(jiān)視器發(fā)展 360° 感知能力；最重要的是，這種收集時間數(shù)據(jù)的單點探測器體積小、重量輕且價格便宜。
單像素成像
照片和視頻通常是通過使用數(shù)字傳感器捕獲光子（光的組成部分）來制作的，即環(huán)境光會反射物體，鏡頭將它聚焦在由微小的光敏元件或像素組成的屏幕上。圖像是由反射光產(chǎn)生的亮斑和暗斑形成的圖案。
以最普通的數(shù)碼相機為例，它由數(shù)百像素組成，這些像素通過檢測光在每個空間點的強度和顏色來形成圖像。
同時，可以通過在物體周圍放置若干個攝像機，并從多個角度對物體進行拍攝，或者利用光子流掃描物體，并在三維中重建它來生成 3D 圖像。但無論使用何種方式，圖像都是通過收集場景的空間信息來構(gòu)建的。
近幾十年來，研究人員發(fā)明了一種更巧妙的方法，僅利用單個像素探測器即可捕捉到圖像。為了做到這一點，他們不是把物體暴露在均勻的光照下，而是暴露在不同的光照模式下，這些閃光類似于包裝上的方形條形碼。
每個圖案都會反射出物體的不同部分，因此像素測量的光強度會隨圖案的變化而變化。通過跟蹤這些變化，研究人員可以重建物體的圖像。
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