據麥姆斯咨詢報道，日本中央大學（Chuo University）的一個研究項目開發出一種利用多功能光電傳感器重建某些目標隱藏內部結構的方法。科研人員通過提高光成像能力來檢測工業材料中隱藏缺陷，借助獲得的光學感知數據可以重建材料內部情況，這項研究展示了一種增強無損檢測和材料質量保證方法。
上述研究工作以“Simple Non-Destructive and 3D Multi-Layer Visual Hull Reconstruction with an Ultrabroadband Carbon Nanotubes Photo-Imager（利用超寬帶碳納米管光成像傳感器實現簡單的無損和三維多層可視化殼體重建）”為題，發表在Advanced Optical Materials期刊上。
這項研究工作的概念圖。a和b：超寬帶視覺殼體重建；b：三維多層物體的特定波長提取的示意流程；c：超寬帶視覺殼體重建前后三維多層物體的簡單比較。
這項研究建立在之前使用碳納米管（CNT）薄膜作為敏感的非制冷毫米波-紅外（MMW-IR）傳感器的基礎之上。該傳感器利用了光熱電（PTE）效應——這是光吸收、溫度上升、熱電轉換的結合。
日本中央大學的科研團隊在其發表的論文中表示：“碳納米管薄膜PTE成像傳感器在較寬的毫米波-紅外區域表現出光檢測靈敏度，并可通過多波長監測顯示出無損檢測的能力。”
“使用多個碳納米管薄膜成像傳感器可以提供全方位的視角（無需盲點）來監測3D物體。但通過廣泛的毫米波-紅外監測對不透明檢查目標物體的內部結構進行3D重建仍然不足。有關復合多層3D目標物體各自內部元件的尺寸或定位的信息會存在缺少情況。”
該科研團隊的解決方案將多功能碳納米管薄膜傳感器和計算機視覺（CV）結合在超寬帶和多波長波段，利用計算機視覺從傳感器捕獲的毫米波-紅外數據中重建目標物體的隱藏特征。
在實際使用時，該系統首先從不同的視角獲取二維輪廓圖像，然后將空間重疊區域鏤空為簡單的結構重建。該計算工作流程從利用超寬帶毫米波-紅外傳感器從目標物體提取的波長特定的2D圖像開始，然后將這些波長特定模型的圖形疊加，最后實現三維復合多層目標物體的無損重建。
在試驗中，3D計算機視覺和毫米波-紅外傳感器的協同結合能夠重建由玻璃、半導體、塑料和金屬制成的物體的3D模型，這些材料是當今工業部件的主要組成材料。
研究人員指出：“太赫茲-紅外測量以及相關的側影圖分別通過不透明的外壁重建了中層和內層，更高穿透性的毫米波測量從目標最深的中心提取出一個金屬棒。”
3D計算機視覺和基于碳納米管薄膜PTE成像傳感器的首次成功結合，可能推動其它類型的無損重建方法的發展。本項研究內容未來也可應用于光學相干斷層掃描（OCT）、光聲成像和激光雷達（LiDAR）。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adom.202302847
