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時，就很令人興奮了；但如果想要發(fā)現(xiàn)墻體中一些細小的管道或電線時卻仍然束手無策。” 杜克大學電氣與計算機工程副研究員Daniel Marks說道。

目前常見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。在這個基礎(chǔ)上，使用軟件預(yù)測出墻體將如何影響掃描波，然后通過區(qū)分被尋找的固體物件的回聲和變形來達到尋找的目的。

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

杜克大學電子和計算機工程博士后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——一種是圓形對稱的，另一種是不對稱的。我們想要看到的就是沒有任何對稱性的數(shù)據(jù)。”

這項技術(shù)只使用單一頻率進行掃描，因為這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。研究人員堅持使用窄頻范圍，也意味著未來開發(fā)出的設(shè)備將更容易避開美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)的信號，因為這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)和藍牙等。

研究人員建立了一個原型裝置，并在實驗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。

他們在掃描一面4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)并去除對稱模式后，圖像就清晰地顯示出來，每個單獨的組件都很容易被識別。

消除對稱失真前后的墻體內(nèi)部微波掃描圖像
圖片來源：杜克大學

“我們設(shè)想以后可以將這種技術(shù)與機器視覺系統(tǒng)結(jié)合起來，讓人們可以直接透視墻體看到里面的東西。我們認為這項技術(shù)具有很高的應(yīng)用價值和敏感度，能夠?qū)κ袌霎a(chǎn)生影響。”Marks這樣暢想著。

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


來源：美國杜克大學
譯自：eurekalert
譯者：兔子小光
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