影子影子告訴我，墻壁背后是什么

一次又一次，科技把幻想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。最近，科學(xué)家們實(shí)現(xiàn)了不打開(kāi)書(shū)也能閱讀的“透視”神技?？磥?lái)用不了多久，像超人那樣“隔墻觀物”就不再是特異功能啦——

陰影里，有玄機(jī)

陰影無(wú)處不在，但你有沒(méi)有想過(guò)，它是什么物體的影子呢？一項(xiàng)很有前途的新技術(shù)，就從這個(gè)問(wèn)題起步。

2012年，美國(guó)計(jì)算機(jī)視覺(jué)科學(xué)家安東尼奧·托拉爾巴在度假時(shí)出于無(wú)聊，盯著旅館房間墻上的陰影看，卻發(fā)現(xiàn)它們不像室內(nèi)任何物體的投影。托拉爾巴被勾起了好奇心，經(jīng)過(guò)一番探尋，他終于找出了“影子”的成因——原來(lái)是窗外景物模糊的倒像！

這一現(xiàn)象其實(shí)并不難理解，它背后是非常簡(jiǎn)單的物理學(xué)知識(shí)——小孔成像。

我們知道，光是直線(xiàn)傳播的，物體發(fā)出的光通過(guò)孔洞時(shí)，上端的光會(huì)射到下方，下端的光則射到上方，于是形成倒像。同樣的條件下，孔越小，成像越清晰；反之就越模糊。

在托拉爾巴的發(fā)現(xiàn)里，充當(dāng)孔洞角色的是房間的窗戶(hù)。窗戶(hù)很大，所以成的像極其模糊，在光線(xiàn)充足處甚至接近于無(wú)，難怪一直被人忽視。當(dāng)托拉爾巴用卡紙將部分窗戶(hù)遮住后，影像果然清晰了起來(lái)。

謎底揭開(kāi)了，但托拉爾巴并未止步，他的思想繼續(xù)馳騁：我們身邊一定隱藏著許多類(lèi)似的視覺(jué)信息，只是由于眼睛和大腦無(wú)法分辨識(shí)別，才被當(dāng)作“不可見(jiàn)”；如果能將它們解讀出來(lái)，我們就可以看到以前“看不到”的東西啦！

給光線(xiàn)做減法

托拉爾巴把自己的發(fā)現(xiàn)，稱(chēng)作“意外攝像頭”。“意外攝像頭”無(wú)所不在，窗戶(hù)、角落、室內(nèi)植物……所有物體都可以是攝像頭，時(shí)刻在“拍攝”圖像。假如“意外攝像頭”附近的環(huán)境發(fā)生變化，比如有人走過(guò)，必然會(huì)有部分光線(xiàn)被遮擋，那么只要比對(duì)走過(guò)之前和之后的圖像，把兩張圖“相減”，就能提取出被遮擋的光線(xiàn)，還原走過(guò)的人的信息！

當(dāng)然，這樣的兩張圖一定極為相似，人眼根本無(wú)法看出區(qū)別。但別忘了，托拉爾巴可是計(jì)算機(jī)視覺(jué)專(zhuān)家。他和同事比爾·弗里曼合作拍攝了一組房間內(nèi)的陰影照片，然后在計(jì)算機(jī)的幫助下，成功還原了窗外的圖像。2017年10月，他們又通過(guò)比對(duì)墻壁拐角處地上的投影，“看到”了拐角后被墻擋住的行人！

那如果是靜止的場(chǎng)景，光線(xiàn)沒(méi)有變化，也能“隔墻透視”嗎？能！

2018年6月，弗里曼等人實(shí)現(xiàn)了利用植物葉子來(lái)“看見(jiàn)”被遮住的場(chǎng)景。因?yàn)槊科~子都阻擋著不同的光線(xiàn)，將每片葉子的陰影和其余部分對(duì)比，就能找到一組缺失的光線(xiàn)。所有這些缺失的光線(xiàn)拼起來(lái)，就得到了原本被遮住的、不可見(jiàn)的圖像。通過(guò)放大圖中葉片的振動(dòng)，他們甚至還“聽(tīng)見(jiàn)”了本不可能聽(tīng)到的聲音！

非視線(xiàn)成像，讓隱藏信息現(xiàn)形

托拉爾巴和弗里曼所開(kāi)辟的這一新領(lǐng)域被稱(chēng)為“非視線(xiàn)成像”。早在2012年，他們的同行拉梅什·拉斯卡爾就在他們的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出“主動(dòng)非視線(xiàn)成像”技術(shù)——主動(dòng)向墻附近的物體發(fā)射激光，使其反射到墻后的兔子上，通過(guò)測(cè)量光子飛行的距離，獲得兔子的3D圖像。

但當(dāng)時(shí)這一技術(shù)所用的器材貴得要命，要處理的數(shù)據(jù)更是多得嚇人。不過(guò)，如果利用上面說(shuō)的“意外攝像頭”，把主動(dòng)和被動(dòng)非視線(xiàn)成像結(jié)合起來(lái)，問(wèn)題就都迎刃而解了。開(kāi)頭咱們提到的不翻書(shū)也能閱讀，正是拉斯卡爾研究小組的最新成就，他們的另一項(xiàng)成就是穿透迷霧看遠(yuǎn)處。

非視線(xiàn)成像技術(shù)在災(zāi)難搜救、設(shè)備檢測(cè)、醫(yī)學(xué)檢查、太空探索、機(jī)器人開(kāi)發(fā)等眾多領(lǐng)域都大有用武之地。現(xiàn)在無(wú)人駕駛汽車(chē)已開(kāi)始試用這項(xiàng)技術(shù)，預(yù)計(jì)手持式非視線(xiàn)成像激光器不久也將問(wèn)世，給咱們的生活帶來(lái)更多便利。真讓人期待呀！