Снимок пяти измерений — ученые научились создавать 5D фотографии

Подробное исследование многих явлений требует куда более объемных изображений. Даже полноценная 3D-картинка может не давать нужной информации. Нужно добавить больше измерений, решили ученые. И у них получилось.

Снимок пяти измерений — ученые научились создавать 5D фотографии

Обогащенная информацией оптическая визуализация может предоставить многомерную картинку, позволяющую наблюдать и анализировать целевой объект, помогая понять загадочные явления и неизвестные миры. Благодаря способности снимать динамические сцены в пикосекундных и даже фемтосекундных временных масштабах, сверхбыстрая многомерная оптическая визуализация применяется для обнаружения сверхбыстрых явлений в физике, химии и биологии.

Несмотря на то, что сверхбыстрая визуализация с помощью датчика накачки позволяет получать многомерную информацию с высоким разрешением, она не может адекватно фиксировать нестабильные или необратимые переходные процессы. К счастью, сжатая сверхбыстрая фотография (CUP), полученная при сжатой съемке и построении полос, превосходит традиционную сверхбыструю визуализацию на основе зонда с помпой. CUP привлек к себе большое внимание благодаря своему высокому временному разрешению и высокой пропускной способности данных. Он успешно применяется при исследовании различных сверхбыстрых явлений, таких как захват сверхбыстрых фотонов, наблюдение оптического конуса Маха и обнаружение оптической хаотической динамики.

Для многих сверхбыстрых явлений пространственное объемное распределение и спектральный состав динамической сцены имеют решающее значение для наблюдения динамических процессов и исследования потенциальных механизмов. Хотя сверхбыстрая оптическая визуализация быстро развивалась, и в последние годы было предложено множество методов с пространственным или спектральным разрешением, до сих пор ни один метод сверхбыстрой визуализации не смог получить временную, пространственно-спектральную ( x, y, z, t и λ) пятимерную (5D) информацию "одним кадром".

Снимок пяти измерений — ученые научились создавать 5D фотографии

Источник: Ding et al.

Схематическое и 5D изображение SV-CUP. (а) Экспериментальная система. (б) Схема принципа действия. (c) Реконструированный куб данных трехмерного манекена. (d) Отобранные восстановленные изображения 3D-манекена в некоторые репрезентативные времена и длины волн. (e) Спектроскопия с временным разрешением, извлеченная из данных реконструкции.

Как сообщает Advanced Photonics, международная группа под руководством Государственной ключевой лаборатории прецизионной спектроскопии Восточно-Китайского педагогического университета недавно разработала и экспериментально продемонстрировала спектрально-объемную (SV) систему CUP, которая может одновременно захватывать 5D-информацию с помощью одного снимка. Инновационный SV-CUP объединяет времяпролетный CUP (ToF-CUP) и гиперспектральный CUP (HCUP): ToF-CUP извлекает пространственную 3D-информацию, а HCUP записывает пространственно-временную-спектральную 4D-информацию. Полный набор 5D-информации наконец извлекается путем связывания ToF-CUP и HCUP в соответствии с их отношениями с отметками времени.

Имея пространственное разрешение 0,39, 0,35 и 3 мм по направлениям x, y и z , система может надежно запечатлеть различные трехмерные объекты, что было продемонстрировано экспериментально на примере трехмерного манекена с покрытием из квантовых точек. Поле зрения составляет 8,8мм х 6,3мм х 15мм, и его можно удобно отрегулировать, заменив линзу тубуса в зависимости от сцены. Временной интервал кадров 2 пс и спектральный интервал кадров 1,72 нм способствуют впечатляющей производительности, которая приводит к формированию 5D-изображений с гиперспектральным и объемным разрешением.

SV-CUP сочетает в себе вычислительную визуализацию, сжатое зондирование и обработку изображений, обеспечивая новую схему для улучшенной размерности сверхбыстрого оптического изображения. По словам ученых, SV-CUP может открыть новые горизонты для исследования сверхбыстрых явлений в физике и биохимии.

Читайте также

Робот-насекомое отскакивает от стен и не боится мухобоек

Робот-насекомое отскакивает от стен и не боится мухобоек

В МАИ разрабатывают карту допустимых повреждений для лопаток авиадвигателей

В МАИ разрабатывают карту допустимых повреждений для лопаток авиадвигателей

Greenworks представила компактную дрель-шуруповёрт DD560 с защитой от отдачи

Greenworks представила компактную дрель-шуруповёрт DD560 с защитой от отдачи

Может ли искусственный интеллект чувствовать боль? Учёные обнаружили необычные реакции нейросетей

Может ли искусственный интеллект чувствовать боль? Учёные обнаружили необычные реакции нейросетей

Greenworks представила компактный гайковёрт IW3450 с крутящим моментом до 580 Нм

Greenworks представила компактный гайковёрт IW3450 с крутящим моментом до 580 Нм

Нейросеть обучили слушать города и распознавать источники шума

Нейросеть обучили слушать города и распознавать источники шума

Телевизоры Samsung заподозрили в слежке за пользователями через микрофоны и скриншоты

Телевизоры Samsung заподозрили в слежке за пользователями через микрофоны и скриншоты

Учёные научились передавать запахи через интернет с помощью искусственного интеллекта

Учёные научились передавать запахи через интернет с помощью искусственного интеллекта

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Комета Галлея возвращается: почему её появление в 1986 году разочаровало миллионы людей и чего ждать в 2061-м

Комета Галлея возвращается: почему её появление в 1986 году разочаровало миллионы людей и чего ждать в 2061-м

Почему электромобилям не нужна коробка передач — и зачем Porsche все-таки ее использует?

Почему электромобилям не нужна коробка передач — и зачем Porsche все-таки ее использует?

Не только чума: семь самых смертоносных эпидемий и пандемий в истории человечества

Не только чума: семь самых смертоносных эпидемий и пандемий в истории человечества

Микропластик в чае: чайные пакетики не так безобидны, как можно подумать

Микропластик в чае: чайные пакетики не так безобидны, как можно подумать

Apple представила MacBook Pro и iMac с процессором M6

Apple представила MacBook Pro и iMac с процессором M6

Учёные предположили, что загадочные нейтрино могли определить судьбу Вселенной после Большого взрыва

Учёные предположили, что загадочные нейтрино могли определить судьбу Вселенной после Большого взрыва

Samsung W27 показали на новых рендерах перед презентацией 29 октября

Samsung W27 показали на новых рендерах перед презентацией 29 октября