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      團隊演示了模擬圖像處理方面的突破
      
			
      
				2020-02-26 09:50:09
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      范德比爾特(Vanderbilt)工程師的一個研究團隊包括一個位于橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory)的科學家，展示了一種基于超材料的新型超薄濾光片，該濾光片可以進行模擬光學圖像處理。他們的工作《用于圖像微分的平面光學》今天發(fā)表在科學雜志《自然光子學》上。
      

      

      盡管數(shù)字圖像處理已成為各種科學和工程學科中的主要技術(shù)，但它需要先進的計算機，容納計算機的空間和強大的功能。
      

      機械工程學副教授，范德比爾特納米科學與工程學院副主任杰森·瓦倫丁說：“大多數(shù)圖像處理都是以數(shù)字方式進行的，但是光學模擬處理具有低功耗和高速的優(yōu)點。” 盡管過去已經(jīng)執(zhí)行了光學圖像處理，但是通常需要多個光學透鏡，這導致較大的系統(tǒng)尺寸。
      

      第一種超材料濾光片可以直接區(qū)分入射光，從而使人們可以直接成像物體的邊緣或邊界。
      

      “邊緣過濾是物體識別中常見的預處理步驟，例如，檢測自動駕駛汽車車道的邊緣。它還可以用于在醫(yī)學成像中檢測腫瘤的邊緣，或在這種情況下對細胞大小和類型進行分類檢測癌癥的細胞分選方法”，情人說。
      

      超材料濾光片基于由硅制成的二維光子晶體，可在各個方向上直接成像對象的邊緣?？梢詫?ldquo;納米光子微分器”集成到光學顯微鏡中或相機傳感器上，從而輕松適應現(xiàn)有的圖像處理系統(tǒng)。
      

      “我們的方法的主要優(yōu)勢之一是能夠?qū)⒊牧吓c傳統(tǒng)的光學系統(tǒng)集成在一起。例如，我們通過將超材料濾光片放置在商用光學顯微鏡中來構(gòu)建了一個邊緣檢測顯微鏡，” .D。是跨學科材料科學計劃的學生，也是四位作者之一。測試包括對洋蔥表皮，南瓜莖和豬運動神經(jīng)的細胞成像。
      

      該過濾器(比人的頭發(fā)還薄)還與基于超材料的透鏡集成在一起，從而形成了可以進行邊緣成像的完全平坦且超薄的光學元件。這進一步減小了用于此目的的傳統(tǒng)光學系統(tǒng)的尺寸。
      

      瓦倫丁說：“關(guān)鍵特性是能夠以光速執(zhí)行圖像處理，而無需輸入功率，并且以極薄的外形進行處理。” “這為機器視覺和生物成像等應用中的實時和高速光學模擬圖像處理打開了新的大門。”
      
			

			
        
      
			
      
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