目前最高精度，中国科大实现毫米级非视域三维成像

IT之家 7 月 31 日消息 据中国科大网站，中国科学技术大学教授潘建伟、张强、徐飞虎等与济南量子技术研究院合作，利用频率上转换单光子探测技术，实验实现了毫米级非视域三维成像，是目前非视域成像的最高精度。

据介绍，传统光学成像手段只能对相机视场范围内的目标物体进行成像。非视域成像利用单光子探测技术记录单个光子的飞行时间信息，结合相关计算成像算法，可以实现对相机视场范围外的目标成像。该技术在反恐侦察、医疗检测等领域具有广泛的应用价值。在非视域成像技术中，由于光子的飞行时间信息包含了物体间的相对空间位置信息，故对光子飞行时间记录的精度会直接影响物体三维空间重构的精度。传统的非视域成像实验受限于单光子探测器的时间分辨能力（最优几十皮秒），其成像精度仅能达到厘米级。

中国科大研究团队利用脉冲泵浦频率上转换探测技术，实现了时间分辨能力达到 1.4 皮秒的近红外单光子探测器，并通过长波泵浦和时间域滤波方式将探测器的暗计数降低至 5Hz（详见图 1）。利用该单光子探测器所搭建的非视域成像系统，一方面借助于对漫反射墙回波和目标物体信号回波的分时探测，成功解决了非视域成像技术中难以实现完全同轴的成像系统的问题；另一方面借助于高时间分辨能力，成功实现了对视域外目标物体的高精度三维重构，其横向空间分辨能力达到 2mm，纵向空间分辨能力达到 0.18mm。最终，研究团队成功对视域外毫米级大小的字母实现了高精度非视域成像（详见图 2）。

▲ 图 1. (a). 高精度非视域成像装置，(b). 脉冲泵浦上转换单光子探测器时间分辨力实验结果，(c). 脉冲泵浦上转换单光子探测器探测效率及暗计数实验结果 | 图源：中国科大网站

▲ 图 2. (a). 成像目标文字，(b). 本工作非视域成像结果，(c). 传统非视域成像结果。

IT之家了解到，研究成果于 2021 年 7 月 28 日发表在国际知名学术期刊《物理评论快报》上。

论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.053602

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