团队演示突破模拟图像处理

时间:2020-03-14 18:04 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

团队演示突破模拟图像处理

范德比尔特大学的一个研究小组,包括橡树岭国家实验室的一名科学家,展示了一种基于超材料的新型超薄滤光片,可以进行模拟光学图像处理。他们的工作,平光学图像分化,出现在今天的科学杂志,自然光子学。

虽然数字图像处理已成为各种科学和工程学科的主流技术,但它需要先进的计算机、容纳计算机的空间和大量的电力。

机械工程副教授、范德比尔特纳米科学与工程研究所副所长贾森·瓦伦丁说:“大多数图像处理都是数字处理,但光学模拟处理具有功耗低、速度快的优点。”虽然光学图像处理在过去已经被执行,它通常需要多个光学透镜,导致一个大的系统尺寸。

这种超材料过滤器是同类产品中的第一种,它能直接区分入射光,使人们能够直接成像物体的边缘或边界。

“边缘滤波是目标识别中常见的预处理步骤,例如自动驾驶车辆的车道边缘检测。它也可以用于医学成像中检测肿瘤的边缘,或者在癌症检测中对细胞大小和类型进行分类。”

这种超材料过滤器是基于一种由硅制成的二维光子晶体,这种晶体允许对一个物体的各个方向的边缘进行直接成像。“纳米光子微分器”可以集成到光学显微镜或相机传感器上,很容易适应现有的图像处理系统。

“我们的方法的主要好处之一是能够将超材料与传统光学系统集成。作为一个例子,我们通过简单地将超材料过滤器放置在商用光学显微镜中,就构建了一个边缘检测显微镜。”检测包括洋葱表皮细胞、南瓜茎细胞和猪运动神经细胞的成像。

这种比人类头发还薄的滤光片还集成了一个超材料透镜,形成了一个完全平坦的超薄光学镜片,可以进行边缘成像。这进一步缩小了用于这一目的的传统光学系统的尺寸。

瓦伦丁说:“它的关键特点是能够以光速进行图像处理,而不需要输入功率,而且处理过程非常精细。”“这为机器视觉和生物成像等应用中的实时、高速光学模拟图像处理打开了新的大门。”

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