哈佛超表面附件将任何摄像头变为偏振摄像头 改善车辆的机器视觉

偏振，即光振动的方向，可以提供许多与之相互作用的物体的信息，从大气中的气凝胶到磁场。但是，由于人眼看不见光的此种性质，一直以来，研究人员和工程师都依靠特制且昂贵笨重的摄像头来捕捉偏振光。但是现在，情况不一样了。

据外媒报道，哈佛大学约翰保尔森工程与应用科学学院（Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences，SEAS）的研究人员研发了一种超表面附件，可以将任何摄像头或成像系统，甚至是现有的摄像系统，变成偏振摄像头。该附件采用亚波长纳米颗粒超表面，根据其偏振来引导光线，并在每个像素上捕捉偏振图像。

光栅正好安装在所选物镜的前面板上，该物镜管还装有一个带通滤波器和一个场阻（图片来源：哈佛大学约翰保尔森工程与应用科学学院）

SEAS电气工程系Federico Capasso教授表示：“给摄像头增加偏振灵敏度可以展示普通摄像头无法看到的细节和功能，让人脸识别、自动驾驶汽车、远程传感和机器视觉等各种应用获益。”

2019年，Capasso及其团队研发了一款紧凑型、便携式摄像头，采用了一种超表面在单次拍摄中就可实现图像偏振。在本次研究中，该团队探讨了如何推广偏振摄像头概念。

SEAS系研究生兼该研究的共同作者Noah Rubin表示：“在打造了特制偏振摄像头之后，我们希望更深入地研究设计规则，权衡利弊，以让特殊的偏振组件与传统的摄像头系统匹配在一起。”

为了展示此种设计规则，研究人员将偏振超表面连接到现有的机器视觉摄像头，只需要将其在一个小物镜管中旋到物镜前，该物镜管还装有一个滤波器和视场光阑。因此，研究人员只需要指向并点击以获取偏振信息。

此类纳米颗粒基于偏振引导光线，形成四幅图像，每幅图像都显示偏振的不同方面。然后，此类图像被放置在一起，给出每个像素偏振的完整快照。该附件可用于改善车辆的机器视觉，或用于安全应用的生物识别传感器。

SEAS博士后研究员Paul Chevalier表示：“此种超表面附件用途十分广泛，可应用于各种光学系统中，如房间大小的望远镜、微型间谍摄像头等，还可扩展应用于偏振摄像头。”