單像素3D相機是利用光和電磁波的無規漲落性質進行成像——即量子成像，俗稱“鬼”成像。要得到圖像，不再需要依靠光線進入成像鏡頭，而只需要依靠反射光波能量的探測和計算。中科院上海光學與精密機械研究所的科學家在國際上率先建成了第一台雷射三維強度關聯成像工程原理樣機（國際同行也稱之為“單像素三維照相機”）。
基本介紹
- 中文名：單像素三維照相機
- 統一名稱：光學成像
- 用途：遙感成像、全息成像、三維成像
- 領域：民用和軍用
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概述
2013年初，中科院上海光學與精密機械研究所一群熱愛量子光學的“80後”科學家研製出了世界上第一台雷射三維強度關聯成像相機（國外也稱為單像素三維照相機），近日又製造出了第一台工程樣機。儘管這種相機只有單一像素，卻可輕而易舉地獲取拍攝對象的全息圖像，在民用和軍用領域都將大顯身手。
平時我們所見的相機都有一個統一名稱——光學成像。而單像素3D相機所做的，是利用光和電磁波的無規漲落性質進行成像——即量子成像，俗稱“鬼”成像。
傳統光學成像都是物體反射出的一根根光線進入鏡頭，落在膠片或電子元件上，一個個光斑排列在一起，形成一幅圖像。但“鬼”成像卻把自然界想像成一個由無數光子組成的量子場。這個場裡的光子會不停漲落，每一個的狀態都能計算出來。因此，要得到圖像，不再需要依靠光線進入成像鏡頭，而只需要依靠反射光波能量的探測和計算——仿佛幽靈般可以靠意念洞察一切。
用途
遙感成像
遙感成像是單像素3D相機的重要用途之一。研究人員在國際上首次進行了大量晴朗、夜間、雲霧、雨霧等典型氣象條件下的室外遙感成像實驗。實驗實現了野外一公里量級探測距離上解析度為1cm、超衍射極限分辨2倍以上的強度關聯成像，演示了主動照明強度關聯成像技術在三維成像能力、成像探測靈敏度以及雲霧、雨霧等惡劣天氣條件下與現有遙感成像技術相比的特點和優越性。
研究人員實現了自然光的強度關聯多光譜遙感成像套用原理演示，提出並建成了國際上第一台基於位相掩膜的單幀曝光多光譜關聯成像原理樣機，在國際上率先實驗演示了單光子計數水平下壓縮感知成像的可行性，並給出了詳細的理論分析和證明。他們還首次將無噪聲光學圖像增強技術套用於強度關聯成像中，測量並獲得了太陽光量子漲落的實測數據。
利用口徑僅為18mm的單像素3D照相機，可以在惡劣環境中拍攝到420mm的普通光學望遠鏡根本無法拍到的目標。由於體積和重量的大大減小，原本需要直升機攜帶的遙感設備，換成單像素3D照相機後完全可以裝載到小型無人機上。
全息成像
利用3D相機的全息成像，醫院就可以直接用普通光照出X光不易看出的人體軟組織的損傷、病變；雷達偵察時，就能輕而易舉地分辨出闖入偵察區域的小亮點是一隻鳥還是一架飛機，不管是民用領域還是軍用領域，隱身戰機基本上都會“失靈”。
三維成像
此外，三維相機還有特殊用途。比如，通過三個鏡頭分別吸取不同方向的光線和影像，能夠使得照片產生三維立體的效果。
