近日，我院青年教師施瑤瑤與物理學院信息光子學團隊合作，針對透過強散射介質光學成像難題，提出一種基于散斑的運動成像術，能夠在白光照明下對隐藏在未知厚散射介質中的運動目标實現高分辨成像與追蹤。相關成果以“Overlapping speckle correlation algorithm for high-resolution imaging and tracking of objects in unknown scattering media”為題在線發表在國際頂級期刊《Nature Communications》上。ag真人中国官方講師施瑤瑤為第一作者兼通訊作者；物理學院教授伏洋洋、劉友文為該工作的共同通訊作者，盛偉老師對該工作也做出貢獻。此外，國家級重點實驗室天元實驗室為該工作研究提供了支持。南京航空航天大學為該工作的唯一通訊單位。

透過雲雨霧霾、生物組織等散射介質光學成像在航空航天、軍事救援、生物醫學等衆多領域具有重要應用。目前，基于彈道光子和散斑記憶效應的成像技術從原理上受散射介質厚度的限制。為了解決這一難題，研究人員提出了波前整形、傳輸矩陣、深度學習、基于光飛時間的擴散光學層析等成像技術，然而這些依賴于散射介質輸入-輸出關系的方法需要預知介質信息，導緻應用面受限。此外，除了介質厚度和先驗信息兩大關鍵限制，目前的技術普遍存在成像分辨率低、對光源相幹性要求高、對運動目标成像困難等諸多方面的缺陷。

    針對上述問題，本工作通過研究目标-散斑的固有關系，提出了一種基于散斑的運動成像術（speckle kinetography），能夠有效解決上述問題。該技術通過非侵入拍攝目标運動過程中所産生的一系列散斑圖像，利用重疊散斑相關算法（overlapping speckle correlation algorithm）提取散斑圖像中固有保留的運動目标重疊度和軌迹信息，以構建目标自相關實現成像。本工作通過實驗驗證了在單色LED、白光、熒光照明下，對隐藏在各向異性及同性散射介質中的運動目标實現了1μm分辨率的成像與追蹤，且無需任何先驗信息、介質厚度可達6倍傳輸平均自由程。

本工作通過利用非相幹散斑中固有保留的運動目标信息實現了透過散射介質成像，成像系統簡單、非接觸、成本低。該通用性技術有望從實驗室走向實際應用，在自然光、熒光或其他電磁波段照明下實現雲雨霧霾或生物組織等遮蔽環境中的成像。本研究得到了國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金、中央高校基本科研業務費等項目的支持。

原文鍊接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-43674-5