编码超构表面赋能实时机器学习增强的高光谱偏振成像

主要观点总结

美国宾夕法尼亚州立大学研发出一种编码超构表面，能更快、更经济地提取偏振成像数据，相关研究成果已发表于Science Advances期刊。该超构表面可集成到传统相机中，形成高光谱偏振相机，具有实时成像能力，并可应用于医学诊断、消费领域等潜在领域。

关键观点总结

关键观点1: 科研团队从自然界汲取灵感开发出编码超构表面

宾夕法尼亚州立大学科研团队受到自然进化的视觉系统的启发，开发出一种编码超构表面，用于提取偏振成像数据。

关键观点2: 编码超构表面的特点和优势

该超构表面具有数千个光谱偏振超像素，每个超像素都包含精心设计的手性超构原子阵列。它可以集成到传统相机系统中，增强其性能，并能够从单次快照中获取高光谱偏振图像。

关键观点3: 机器学习在超构表面成像中的应用

相机捕获的强度信息由之前在180万张图像上训练过的机器学习后端解码，以生成四维图像数据。研究人员已经实现了以每秒28帧的速度进行成像，并能够使用机器学习快速恢复光谱和偏振信息。

关键观点4: 潜在的应用领域

宾夕法尼亚州立大学设想将其超构表面技术应用于医学诊断、消费领域等潜在领域。临床医生可以使用高光谱偏振数据来区分体内组织的材料和结构特性，而消费者可以使用该相机评估食品和水果的新鲜度。

文章预览

据麦姆斯咨询报道，近期，美国宾夕法尼亚州立大学（Pennsylvania State University）的一个科研项目开发出一种可以更快速、更经济地提取偏振成像数据的编码超构表面（metasurface），相关研究成果以“Real-time machine learning–enhanced hyperspectro-polarimetric imaging via an encoding metasurface”为题发表于 Science Advances 期刊。 宾夕法尼亚州立大学科研团队从自然界中汲取灵感，在自然界中，自然进化的视觉系统使动物对人类眼睛无法感测到的几种光的特征参数（包括偏振）具有敏感性。宾夕法尼亚州立大学NanoLight纳米光子学和光电子实验室Xingjie Ni说道：“正如动物王国向我们展示的那样，光的某些特征信息超出了我们人类肉眼所能看到的，其包含了我们可以在多种应用中可以使用的信息。为此，我们通过将编码超构表面集成到传统相机中，有效地将其改造成紧凑、轻 ………………………………