近日，我校光電學(xué)院莊松林院士團(tuán)隊(duì)與中國科學(xué)院上海光機(jī)所聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生張栩瑜以第一作者身份在PhotoniX（中科院1區(qū)期刊，IF:19.818）上發(fā)表了題為“散射介質(zhì)中傳輸信息的不同信道”（Different channels to transmit information in scattering media）的研究成果。光電學(xué)院張大偉教授、上海光機(jī)所劉紅林副研究員、香港理工大學(xué)賴溥祥教授為共同通訊作者。
成像是一種二維或更高維的信息傳遞方式。傳統(tǒng)上，成像通道包括透鏡及其兩側(cè)的自由空間或其他光導(dǎo)。各個(gè)部分的傳輸函數(shù)已知，光場或光強(qiáng)在系統(tǒng)內(nèi)的傳播過程可以追蹤，整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的響應(yīng)也可以計(jì)算，圖像信息傳遞的信道可建模可描述。當(dāng)使用散射介質(zhì)（如毛玻璃）替換透鏡時(shí)，我們?nèi)钥梢詮慕邮盏降墓鈭鲋刑崛D像，這說明散射介質(zhì)內(nèi)不僅有光強(qiáng)傳輸通道，還保留或重建了信息傳遞通道。然而，目前的研究大多僅涉及能量，關(guān)于散射介質(zhì)中的傳輸信息的信道特性，以及它們與傳統(tǒng)成像系統(tǒng)中的信息傳輸信道是否不同以及有何不同，還不得而知。
研究人員通過設(shè)計(jì)由不同照明源及傳輸介質(zhì)組合而成的四組實(shí)驗(yàn)，利用深度學(xué)習(xí)的方式作為信息提取的工具和判斷信息有無的標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)散射介質(zhì)可以構(gòu)建不同的通道來傳輸圖像信息；非相干照明下，其微觀結(jié)構(gòu)提供了一種新的通道。研究證明，構(gòu)成通道的微結(jié)構(gòu)具有其自身的特征，而這些特征不同于普通的相位網(wǎng)格。如果沒有有效的信道，即使是平移不變系統(tǒng)，信息也不能通過系統(tǒng)傳遞。該結(jié)論刷新了對散射現(xiàn)象、散射成像和空間平移不變性的理解。同時(shí)研究也證明，深度學(xué)習(xí)可以作為研究未知物理原理或機(jī)制的有力工具，這將激發(fā)對深度學(xué)習(xí)的進(jìn)一步研究和應(yīng)用。
該項(xiàng)目得到了國家自然科學(xué)基金、廣東省科學(xué)技術(shù)委員會(huì)、香港研究撥款委員會(huì)以及香港創(chuàng)新科技委員會(huì)的支持。
反應(yīng)原理圖
供稿：光電學(xué)院
