快速三維光學(xué)傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)流水線上精準(zhǔn)檢測(cè)

最近，世界光學(xué)領(lǐng)域知名期刊Optics Express重點(diǎn)報(bào)道了我國南京理工大學(xué)電子工程與光電技術(shù)學(xué)院左超教授研發(fā)的最新三維光學(xué)傳感系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)可在1s內(nèi)獲取5000幅三維數(shù)據(jù)，即便是人眼無法捕獲的高速運(yùn)動(dòng)中的物體，如正在下落的乒乓球、快速轉(zhuǎn)動(dòng)的電扇葉片，在此系統(tǒng)前都“無處遁形”，能夠被捕捉到完完整整的三維數(shù)據(jù)。

該系統(tǒng)由一個(gè)小型光學(xué)投影裝置、幾臺(tái)與計(jì)算機(jī)相連的高速攝像機(jī)。物體一放到這臺(tái)成像系統(tǒng)前，光學(xué)儀器在1s內(nèi)可向物體投射20000次變換的光學(xué)圖案，并利用高速攝像機(jī)進(jìn)行同步拍攝，最后由這些圖像重構(gòu)5000幅三維圖像，顯示器上就立刻出現(xiàn)了該物體的三維影像。

之所以能達(dá)到如此高的三維成像速度，秘訣在于所采用的光學(xué)投影系統(tǒng)以及三維重建方法。

首先，研究人員借助最新研發(fā)設(shè)計(jì)的數(shù)字微鏡陣列投影系統(tǒng)，在一個(gè)1cm2平面上設(shè)置上百萬個(gè)角度可變的小鏡子，拍攝過程中，這些小鏡子能實(shí)現(xiàn)快速翻轉(zhuǎn)，從而達(dá)到光學(xué)圖案的快速切換，這樣突破了現(xiàn)有技術(shù)1s最多只能向物體投射數(shù)十幅結(jié)構(gòu)光的限制，達(dá)到20000幅。在圖片的利用、三維數(shù)據(jù)的重建上，以往的算法，需要十余幅圖像甚至更多才能重構(gòu)一次三維數(shù)據(jù)，而新算法最少僅需3幅。瞬間生成的圖像多，重構(gòu)需要的圖像少，這樣一來一去，獲得的三維數(shù)據(jù)量大大增加，三維模型就更快速、準(zhǔn)確。

根據(jù)介紹，這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用范圍很廣，例如在線檢測(cè)，在流水線上生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)零件，一通過該儀器，就可以精確獲得其長、寬、高及體積等，并判斷其尺寸是否達(dá)標(biāo)；還可以應(yīng)用到機(jī)器人導(dǎo)航，如機(jī)器人在抓取物體時(shí)，識(shí)別、判斷、抓取等在瞬間完成，不會(huì)造成動(dòng)作不連貫。

新型高敏感度光譜成像技術(shù)成為新型醫(yī)學(xué)診斷工具

近期，英國《自然》雜志的一篇論文介紹了一種集磁共振成像和伽馬射線成像優(yōu)點(diǎn)于一身的新型光譜成像技術(shù)，有望為開發(fā)新型醫(yī)學(xué)診斷工具打下基礎(chǔ)。

磁共振成像是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域非常重要的診斷工具，具有卓越的空間分辨率，能夠分辨圖像中的個(gè)體特征。而伽馬射線探測(cè)器則具有高度敏感性，可用于探測(cè)微量放射性示蹤劑。這些示蹤劑能夠定位特定的目標(biāo)，可用于診斷癌細(xì)胞的分布和數(shù)量以及腦和心血管畸形。一直以來，這兩種技術(shù)各有千秋，但雙方優(yōu)點(diǎn)卻很難兼得。

此次，美國弗吉尼亞大學(xué)高登·蓋茨研究團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種全新的成像技術(shù)，先利用磁共振收集空間信息，再利用伽馬射線收集圖像信息。研究人員通過在玻璃槽中進(jìn)行放射性原子成像操作，證明了該技術(shù)的可行性。而傳統(tǒng)的磁共振成像方法需要幾十億甚至更多的原子才能生成圖像。

在目前階段，處理速度還較慢，如使用該技術(shù)獲取示例圖像的數(shù)據(jù)，大約需要60小時(shí)，這對(duì)于臨床應(yīng)用而言并不理想，研究人員下一步希望通過提高探測(cè)器的規(guī)?；蛘叻派湫允聚檮┑臄?shù)量以克服這些問題。