基于单超表面的双目视觉技术实现4D成像

《Laser & Photonics Reviews》：Single-Metasurface-Enabled Binocular Vision for 4D Imaging

利用偏振复用和艾里光束特性，通过超表面单次拍摄实现4D成像，结合图像恢复算法完成三维成像与偏振分析，为紧凑型多维成像系统提供新方案。

　　

摘要

在成像系统设计中，实现多维光学信息的并行采集以进行精确的环境感知一直是一个持续存在的挑战。传统的实现方式通常需要复杂的光学组件、时间复用策略以及专门的主动照明源，这些因素对系统的微型化和实用性带来了根本性的限制。受到人类视觉感知的启发，特别是视差图像和光学结构的启发，本文展示了一种能够通过单次拍摄实现4D成像的超表面技术。该超表面利用偏振复用原理以及艾里光束（Airy beams）的非衍射和自加速特性，生成了与物体深度相关的自旋解耦点扩散函数（PSFs）。这种配置使得在左旋和右旋圆偏振通道中都能生成等效于视差图像的数据。通过将这些数据与提出的图像恢复和深度恢复算法相结合，实现了包括3D成像和偏振分析在内的4D成像。这一紧凑的多维成像平台在推动机器视觉和自动驾驶应用方面展现出巨大潜力，同时也为进一步开发高性能成像系统提供了重要的理论基础。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。