隔墙有眼：看穿墙中的未知材料

“大多数可以透视墙体的技术使用的频段都很宽，这使得技术成本变得很高，而且至今也没有很好的解决办法。以前的研究能使人们看到墙的另一边有人移动时，就很令人兴奋了；但如果想要发现墙体中一些细小的管道或电线时却仍然束手无策。” 杜克大学电气与计算机工程副研究员Daniel Marks说道。

目前常见的方法是首先要依赖于知道墙体是什么材料，然后再试图穿透它。在这个基础上，使用软件预测出墙体将如何影响扫描波，然后通过区分被寻找的固体物件的回声和变形来达到寻找的目的。

而Marks和他的同事们独辟蹊径，反而利用了墙体的对称性来完成这一“艰巨”的任务。因为墙体在各个方向上都是平的和均匀的，所以它们以对称的方式扭曲内部的传输波，这种新技术就是利用了对称性这一优势。

杜克大学电子和计算机工程博士后Okan Yurduseven解释道：“我们写了一种算法，把数据分成不同的部分——一种是圆形对称的，另一种是不对称的。我们想要看到的就是没有任何对称性的数据。”

这项技术只使用单一频率进行扫描，因为这样极大地减少了由墙体产生的干扰模式的数量，而且，单频发射器比宽带发射器要便宜得多。研究人员坚持使用窄频范围，也意味着未来开发出的设备将更容易避开美国联邦通信委员会(FCC)的信号，因为这将容易避免干扰专用于其他技术的微波频率，比如Wifi、蜂窝电话服务和蓝牙等。

研究人员建立了一个原型装置，并在实验室里建造了几种不同类型的墙，然后在其中放置一些工人们可能想要找到的东西，如螺柱、电线导管、电线和接线盒等。

他们在扫描一面4英寸宽、2英寸厚的石膏板后得到的原始数据中，除了一个金属接线盒以外，很难找到其他的东西。但是，在分析数据并去除对称模式后，图像就清晰地显示出来，每个单独的组件都很容易被识别。

消除对称失真前后的墙体内部微波扫描图像
图片来源：杜克大学

“我们设想以后可以将这种技术与机器视觉系统结合起来，让人们可以直接透视墙体看到里面的东西。我们认为这项技术具有很高的应用价值和敏感度，能够对市场产生影响。”Marks这样畅想着。

这项工作得到了美国空军科学研究局的支持（FA9550-12-1-0491），发表于《Optica》杂志，DOI：10.1364/optica.4.001514。


来源：美国杜克大学
译自：eurekalert
译者：兔子小光
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