別躲！我“看”見你了

2012年，計(jì)算機(jī)科學(xué)教授安東尼奧在休假時(shí)，偶然看到墻上有些奇怪的“斑塊”。他環(huán)顧四周，發(fā)現(xiàn)房間內(nèi)沒有一件物品的輪廓符合這些剪影。這究竟是誰的影子？難道房間里有人眼看不見的東西？

偶然相機(jī)

經(jīng)過教授的一番研究，他發(fā)現(xiàn)那些斑塊根本不是影子，而是窗外院子的微弱倒影。這個(gè)現(xiàn)象不難理解，它背后是耳熟能詳?shù)奈锢韺W(xué)知識(shí)——小孔成像。窗戶充當(dāng)了小孔，物體的光線穿過窗戶，便形成墻上的倒像。這次經(jīng)歷卻讓安東尼奧教授發(fā)現(xiàn)，我們的眼前其實(shí)隱藏著很多視覺信息，而且這些信息是可以解讀的。

之后，他將諸如墻壁拐角、室內(nèi)植物以及能夠創(chuàng)造環(huán)境微弱倒影的這類物體起名為“偶然相機(jī)”。因?yàn)橐话銇碚f，我們看不見這些倒影，它們要比人眼能看到的圖像暗了1000倍。

統(tǒng)統(tǒng)顯形

安東尼奧和同事比爾·弗里曼的一系列研究表明，計(jì)算機(jī)不僅能夠通過捕捉微弱影像來還原窗外的景象，甚至還能“看到”墻角另一邊的行人。例如，當(dāng)人走到窗戶前，便會(huì)引起光線的變化。通過對(duì)比變化前后的圖像，就能“看到”窗外景物的真實(shí)面目了。他們把這項(xiàng)技術(shù)稱為非視線成像技術(shù)，也就是說不是通過眼睛直接看到圖像，而是經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理，把看不見的變?yōu)榭梢暤摹?/p>

這是怎么做到的呢？那些被人遮擋住的光線，也攜帶著窗外景物的信息。理論上來說，提取這些信息并不困難。只要在遮擋前后拍攝照片，將兩張照片中的光線數(shù)據(jù)相減即可。不過實(shí)際操作起來，可離不開大量的編程、計(jì)算工作。

用物體遮擋窗戶，圖a表示遮擋前的光線，圖b表示遮擋后的光線，圖c的孔和遮擋物相同。圖b缺失的光線相當(dāng)于圖c通過的光線。

盲區(qū)不盲

不過由于“偶然相機(jī)”本身所處的環(huán)境光線復(fù)雜，會(huì)產(chǎn)生很多干擾因素，因此研究員提出了“激光主動(dòng)成像”方法。他們朝墻壁發(fā)射了人眼看不到的激光，這些光波在碰到拐角處的物體時(shí)會(huì)反彈到墻上來，然后被光子探測(cè)器接收。

因?yàn)槲矬w輪廓是凹凸不平的，那么物體上的每一點(diǎn)距離光子接收器的遠(yuǎn)近也就各不相同。計(jì)算機(jī)就是根據(jù)每一個(gè)光子所走過的路程，來推算出反射物的表面是什么形狀的，最終生成一個(gè)3D模型。

現(xiàn)在，自動(dòng)駕駛汽車已經(jīng)安裝了用于直接成像的激光雷達(dá)系統(tǒng)，可以反射附近的物體來看到拐角盲區(qū)。在未來，我們也許可以用非視線成像來表演一段“透視絕活”，比如去閱讀一本合著的書籍，或是在大霧天氣看清前方的道路。