实现从二维到准三维的超快速成像

北京理工大学的科学家们开发了一种超快速准三维技术，克服了二维图像中信息缺失和特征不完整的缺点，允许对超快速过程的三维特征进行分析。 

这项研究发表在《国际极限制造》期刊上，展示了如何基于二维信息收集实现三维特征分析。 

通过垂直偏振成像，获得了高信噪比的反射透射图像，通过对比两个视点，成功地区分了相变机制，并阐明了等离子体衍射现象。 

此外，重建的准三维图像使用欧拉角旋转乘法，可以在等离子体的任何横截面上进行光学性质分析，揭示了早期等离子体收缩和发散形态在三维空间中的不对称性。

北京理工大学讲席教授、该研究的通讯作者姜澜说：“这种准三维成像方法突破了原始观测维度的限制，增强了我们全面分析超快过程的能力。未来，它将在揭示激光与物质之间的相互作用方面发挥重要作用。”

 北京理工大学的蒋博士研究生、该论文的第一作者Yiling Lian说：“利用准三维成像方法，我们可以分析超快过程在三维空间中的形状和性质变化。” 

虽然探索激光诱导的超快过程在强场物理、流体力学和先进制造中至关重要，但超快过程很难深入理解，因为激光场的空间分布不均匀，与材料相互作用时会触发各种非平衡过程，导致不同的光学性质和激发区域的复杂形态。 

为了深入研究潜在的烧蚀机制，研究人员采用飞秒泵浦探针成像技术来研究瞬态光学特性。然而，在信号采集过程中，这些烧蚀过程对目标材料的光学响应产生了显著影响。因此，仅基于获取的反射图像来区分这两个因素对反射率的单独影响是具有挑战性的。

然而，传统的单视图成像技术将三维信息投影到二维平面上，可以有效地分析二维过程的演化。 然而，在强激励下，物质的形态和性质在三维空间中发生变化，并伴随着折射、散射等干扰信号。 

姜教授问道：“我们能否利用双目成像的原理，引入另一种成像视角？” 

姜认为，由于超短尺度，两个视点的时间和空间同步对于实验的成功至关重要。在蒋的指导下，连采用正交偏振光从两个视点同时成像，实现了高质量的信号采集。他们整合了两个视点的图像特征，重建出一个三维矩阵。他们将这种方法称为“准三维成像”。 

研究结果表明，准三维成像不仅比以往的成像方法提供了对等离子体动力学的更全面的理解，而且在揭示强场物理、流体力学和尖端制造等领域的各种复杂超快现象方面具有广泛的潜力。

论文链接：https://dx.doi.org/10.1088/2631-7990/ace944 

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