隔墻有眼：看穿墻中的未知材料

“大多數(shù)可以透視墻體的技術(shù)使用的頻段都很寬，這使得技術(shù)成本變得很高，而且至今也沒(méi)有很好的解決辦法。以前的研究能使人們看到墻的另一邊有人移動(dòng)時(shí)，就很令人興奮了；但如果想要發(fā)現(xiàn)墻體中一些細(xì)小的管道或電線時(shí)卻仍然束手無(wú)策?！?杜克大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)工程副研究員Daniel Marks說(shuō)道。

目前常見(jiàn)的方法是首先要依賴于知道墻體是什么材料，然后再試圖穿透它。在這個(gè)基礎(chǔ)上，使用軟件預(yù)測(cè)出墻體將如何影響掃描波，然后通過(guò)區(qū)分被尋找的固體物件的回聲和變形來(lái)達(dá)到尋找的目的。

而Marks和他的同事們獨(dú)辟蹊徑，反而利用了墻體的對(duì)稱性來(lái)完成這一“艱巨”的任務(wù)。因?yàn)閴w在各個(gè)方向上都是平的和均勻的，所以它們以對(duì)稱的方式扭曲內(nèi)部的傳輸波，這種新技術(shù)就是利用了對(duì)稱性這一優(yōu)勢(shì)。

杜克大學(xué)電子和計(jì)算機(jī)工程博士后Okan Yurduseven解釋道：“我們寫了一種算法，把數(shù)據(jù)分成不同的部分——一種是圓形對(duì)稱的，另一種是不對(duì)稱的。我們想要看到的就是沒(méi)有任何對(duì)稱性的數(shù)據(jù)?！?/font>

這項(xiàng)技術(shù)只使用單一頻率進(jìn)行掃描，因?yàn)檫@樣極大地減少了由墻體產(chǎn)生的干擾模式的數(shù)量，而且，單頻發(fā)射器比寬帶發(fā)射器要便宜得多。研究人員堅(jiān)持使用窄頻范圍，也意味著未來(lái)開(kāi)發(fā)出的設(shè)備將更容易避開(kāi)美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)的信號(hào)，因?yàn)檫@將容易避免干擾專用于其他技術(shù)的微波頻率，比如Wifi、蜂窩電話服務(wù)和藍(lán)牙等。

研究人員建立了一個(gè)原型裝置，并在實(shí)驗(yàn)室里建造了幾種不同類型的墻，然后在其中放置一些工人們可能想要找到的東西，如螺柱、電線導(dǎo)管、電線和接線盒等。

他們?cè)趻呙枰幻?英寸寬、2英寸厚的石膏板后得到的原始數(shù)據(jù)中，除了一個(gè)金屬接線盒以外，很難找到其他的東西。但是，在分析數(shù)據(jù)并去除對(duì)稱模式后，圖像就清晰地顯示出來(lái)，每個(gè)單獨(dú)的組件都很容易被識(shí)別。

消除對(duì)稱失真前后的墻體內(nèi)部微波掃描圖像
圖片來(lái)源：杜克大學(xué)

“我們?cè)O(shè)想以后可以將這種技術(shù)與機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，讓人們可以直接透視墻體看到里面的東西。我們認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)具有很高的應(yīng)用價(jià)值和敏感度，能夠?qū)κ袌?chǎng)產(chǎn)生影響?！盡arks這樣暢想著。

這項(xiàng)工作得到了美國(guó)空軍科學(xué)研究局的支持（FA9550-12-1-0491），發(fā)表于《Optica》雜志，DOI：10.1364/optica.4.001514。


來(lái)源：美國(guó)杜克大學(xué)
譯自：eurekalert
譯者：兔子小光
文中部分圖片來(lái)源自網(wǎng)絡(luò)