哈佛大学开发紧凑single-shot偏振成像系统，用于AR/VR眼动追踪
使用超表面的single-shot偏振成像系统
（映维网Nweon 2024年05月23日）颜色可以告诉我们食物是否安全。在医学领域，颜色是一种重要的诊断工具，可以帮助医生诊断病变组织、炎症或血流问题。
企业已经投入大量资金来改善数字成像的色彩，但波长只是光的一个属性。偏振——光传播时电场如何振荡——同样蕴含着丰富的信息，但偏振成像依然主要局限于实验室的桌面设置。
现在，哈佛大学的研究人员开发了一种紧凑的single-shot偏振成像系统，可以提供完整的偏振图像。这项技术可以实现实时高级成像，并可作用于AR/VR系统中的眼动追踪等应用。
仅使用两个超表面，成像系统可以释放偏振成像的巨大潜力，并用于诸如AR/VR系统的全新领域。
在之前的研究中，团队已经开发了一种新型紧凑型偏振摄像头，它可以在不控制入射照明的情况下捕获所谓的斯托克斯图像，即物体反射的偏振特征图像。
研究人员表示：“就像物体的阴影甚至颜色会因入射照明的颜色而有所不同一样，物体的偏振特征同样取决于照明的偏振轮廓。与传统的偏振成像相比，‘主动’偏振成像，即穆勒矩阵成像，可以通过控制入射偏振来捕捉物体最完整的偏振响应。”
然而，穆勒矩阵成像需要一个包含有多个旋转板和偏振光片的复杂光学装置来依次捕获一系列图像。
针对这个问题，团队利用两个极薄的超表面开发出了一种简化系统：一个用来照亮物体，另一个用来捕获和分析另一侧的光。
第一个超表面产生所谓的偏振结构光，其中偏振设计成以独特的模式在空间上变化。当这种偏振光被反射或透过被照射的物体时，光束的偏振轮廓就会发生变化。
这种变化被第二个超表面捕捉和分析，以构建最终的图像。
据悉，这种技术可以实现实时高级成像，并作用于AR/VR系统中的眼动追踪等应用。它同时可以与强大的机器学习算法相结合，从而提升性能。
相关论文：Metasurface-enabled single-shot and complete Mueller matrix imaging
他们表示：“我们将两个看似独立的结构光和偏振成像结合在一起，设计了一个可以捕获最完整偏振信息的单一系统。我们使用纳米工程的超表面来取代传统系统中需要的众多组件，从而极大地简化了它的设计。”
