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

Ethernet исполнилось 46 лет: стандарт начинал с 10 Мбит/с и коаксиального кабеля

Ethernet исполнилось 46 лет: стандарт начинал с 10 Мбит/с и коаксиального кабеля

Ростех создал новый класс оружия на стыке дронов и крылатых ракет

Ростех создал новый класс оружия на стыке дронов и крылатых ракет

Протезы смогут чувствовать прикосновения: ученые создали датчик на основе соленой воды

Протезы смогут чувствовать прикосновения: ученые создали датчик на основе соленой воды

Старые солнечные панели научились перерабатывать в карбид кремния для электроники

Старые солнечные панели научились перерабатывать в карбид кремния для электроники

Квантовые батареи столкнулись с фундаментальным ограничением — ученые нашли компромисс

Квантовые батареи столкнулись с фундаментальным ограничением — ученые нашли компромисс

Томские ученые обманули коррозию при тестах имплантатов

Томские ученые обманули коррозию при тестах имплантатов

Внешнее устройство ВГУИТ очищает ПК без антивируса

Внешнее устройство ВГУИТ очищает ПК без антивируса

Ученые впервые запустили квантовый компьютер в космос — половина детекторов не пережила полет

Ученые впервые запустили квантовый компьютер в космос — половина детекторов не пережила полет

Британский визионер хочет запустить максимально дешевую миссию к Альфа Центавра

Британский визионер хочет запустить максимально дешевую миссию к Альфа Центавра

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

90 млн лет назад на Южном полюсе бушевали лесные пожары

90 млн лет назад на Южном полюсе бушевали лесные пожары

От мегаваттного YAL-1 до Iron Beam: 7 самых мощных боевых лазеров в мире

От мегаваттного YAL-1 до Iron Beam: 7 самых мощных боевых лазеров в мире

На Марсе наступил Новый год — он продлится почти 687 земных дней

На Марсе наступил Новый год — он продлится почти 687 земных дней

В Китае обнаружен динозавр микрорапторин, меняющий теорию эволюции полета

В Китае обнаружен динозавр микрорапторин, меняющий теорию эволюции полета

Геном человека оказался устойчив к микрогравитации — по крайней мере, в течение суток

Геном человека оказался устойчив к микрогравитации — по крайней мере, в течение суток

Иностранный язык дается взрослым труднее, чем детям? Не совсем так

Иностранный язык дается взрослым труднее, чем детям? Не совсем так