据国内媒体报道,由中科院上海某研究所和国内诸多科研院所共同承担的“国家863计划对地观测与导航技术领域专题“某高科技新概念探索项目——“强度关联遥感成像技术”于最近取得了重大突破,它从光学及微波成像基本原理层面上摆脱了了传统成像技术在成像分辨率和图像获取效率等方面的原理制约,可以毫不夸张的说,在军事和民用等领域具有颠覆性的重要意义,比如对海上航母的跟踪成像,云层和恶劣天气也不会受到影响,实际上航母一旦被发现就24小时被锁定,又比如还可以透过水跟踪敌方潜艇。我们知道,光和电磁波都具有波粒二象性,既能像声波、水波一样向前传播,又表现出高速直线运动粒子的特征。然而在实际应用中,一般是利用光的粒子特性,例如传统光学成像都是物体反射出的一根根光线进入镜头,落在胶片或电子元件上,一个个光斑排列在一起,形成一幅图像。
其波动性在实际应用上用的很少。随着科学家对自然界的不断探索和试验,人们发现,利用其波动性也可进行光学及微波成像。在对量子关联成像,也就是人们俗称的“鬼”成像技术研究中,人们惊讶的发现,将一束光源分成两束,其中一束照射被探测目标,根据光的波动理论,只需该光源的探测器测量出照射物体后光的总强度,而不需记录每个光子的强度信息,同时另外一束光源的点探测器也会响应,对于这两路光的强度进行符合计数之后,就可以再现照射物体的图像。显然这是一种离轴成像,也就是说,物平面、成像系统、像平面不在同一条光轴上。打个简单粗俗的比拟,就好像一个相机对着空无一人的房间拍照,却显示了隔壁有人房间的图像,由于这种现象很难用人的直觉解释,因此也被科学家风趣的成为为“鬼”成像。
在早期“鬼”成像研究中,科学家认为这两束光必须具有量子纠缠特性,这大大限制了其应用范围,毕竟大自然的光源大部分都不具有量子纠缠特性。随后科学家经试验发现,即使不采用纠缠光源,采用自然界中的热光源(如太阳光)同样可以实现关联成像,这就大大提高了其实用价值,引发了人们对其进行研究的热潮。例如可以在空间站利用太阳光的关联成像获得宇宙空间无法被太阳光直射区域的图像信息;在医学和雷达领域,利用极短波长的光线拍摄透射物体的立体图像,其时间分辨率、辐射分辨率、空间分辨率和仪器灵敏度等方面的指标都能提高2至5倍。在光学遥感领域,利用其原理能够绕过云层和雾气,具有全天时、全天候的工作能力,比传统的光学成像原理具有更好的穿透性,具有广阔的应用前景。
由于关联成像探测是近年才发展起来的一种成像方式,是传统光学探测与量子成像的交叉前沿,其图像不是传统光学成像的物像对应关系,而是通过海量采样计算出来的,因此世界各国都对此展开了激烈的竞争。我国在“鬼”成像应用研究方面处于世界前列,早在就研制成功了了国际上第一台激光三维强度关联成像工程原理样机(国际同行也称之为“单像素三维照相机”),并随后进行了大量晴朗、夜间、云雾、雨雾等典型气象条件下的室外遥感成像实验。实验演示了主动照明强度关联成像技术在三维成像能力、成像探测灵敏度、以及云雾、雨雾等恶劣天气条件下与现有星载、机载光学遥感成像技术相比具有明显的优越性,并提出了利用关联成像技术探测水下暗礁、潜艇、鱼群、水雷、失事船只等目标的构想。
又研制成功了国际上第一部X光“鬼成像”显微镜,并在其基础上提出了高分辨率的X射线脉冲星导航信息获取的创新方案,为最终实现10米量级的星际导航定位精度打下了坚实的理论基础 ;在微波凝视成像的基本原理上进行了大胆创新,突破了传统合成孔径雷达成像理论对遥感成像分辨率的限制,建成了国际上第一台微波凝视关联成像原理验证实验装置,首次实现了100米距离、10倍超分辨的微波凝视成像,验证了微波凝视关联成像基本理论的正确性,为星载或机载合成孔径雷达最终实现3维甚至4维高精确度、高分辨率立体成像铺平了道路。