利用偏振成像发现肉眼不能分辨的细节，包括自动驾驶在内的应用前景广泛

在光学领域，对理解宇宙的追求往往要求我们超越人类视觉的局限性。这种追求的一个突破性技术是偏振成像，这是一种先进的技术，能够揭示肉眼和传统成像传感器无法看到的特征。

偏振成像揭秘

偏振成像捕获并处理光波的偏振状态。当光在表面反射、折射或散射时，通常会被偏振，这意味着它的波在特定方向上对齐。虽然我们的眼睛善于辨别光的强度和颜色，但它们对其极化/偏振状态视而不见。同样，主要为模仿人类视觉而设计的传统成像传感器忽略了光的这一重要方面。然而，偏振成像利用了它，增强了场景的对比度，并获得更多的成像细节。这些细节对于破译独特的材料特性、分析大气条件或了解复杂的生物结构至关重要。

最新研究

在这些能力的背景下，美国亚利桑那州立大学的Yu Yao教授最近领导的研究开创了偏振成像系统的重大进步。专注于为可见波长创建基于芯片集成的元表面的全斯托克斯偏振成像传感器（chip-integrated metasurface-based Full-Stokes polarimetric imaging sensors）。该团队从以偏振光检测而闻名的螳螂虾（mantis shrimp）那里汲取灵感，踏上了在人造传感器中复制类似能力的旅程。

这项研究的主要成就包括：

-设计了一个基于元表面的微尺度偏振滤波器。

-将这个具有惊人的75.2K像素的滤波器阵列集成到兼容CMOS的可见成像传感器上。这种兼容性体现了大规模、具有成本效益的生产潜力。

- 实现卓越的偏振检测精度，特定光波长的误差百分比最小。

-通过捕获偏振图像来展示现实世界的应用可行性，强大l传感器的双波长操作优势。

简单来说，该团队贡献的本质在于开发一种新颖、高效和高精度的偏振成像传感器。

应用前景

1.自动驾驶汽车中的自主视觉系统：

随着汽车行业加速迈向无人驾驶的未来，车辆的眼睛——车载摄像头——必须完美地辨别周围环境的数据。标准成像系统还不能满足这样的要求，特别是在具有挑战性的照明条件下或面对反射表面时。芯片集成的偏振传感器具有捕获光的偏振状态的能力，提供了一个解决方案。如果将这样传感器集成到汽车的摄像头系统中，可以更好地识别潮湿或冰冷的表面等危险，为自动驾驶汽车的快速决策过程提供至关重要的实时数据。

2.质量控制的工业检查：

行业的口碑，无论是电子产品还是纺织品，都围绕着质量。微小的缺陷或不一致可能会损害产品质量。在这里，偏振成像成为一种新的检测方案。由于能够揭示之前不可见的缺陷或不一致性，基于元表面的偏振成像传感器可以改变游戏规则。设想工厂里，这些传感器实时检测传送带上的或材料，当他们捕获偏振图像时，任何偏振异常都可能表明缺陷，确保只有顶级产品才能进行切割。

3.医学影像和诊断：

医学领域仍然是一个前沿领域，早期诊断可能意味着生与死的区别。偏振成像细致入微的检测能力有望彻底改变这一领域。无论是内窥镜还是视网膜成像，集成芯片集成的基于元表面的全斯托克斯偏振成像传感器都可以产生更丰富、更详细的图像。例如，在视网膜诊断中，偏振图像可以揭示微妙的变化，发出疾病进展的信号，从而有助于及时干预。

写在最后

随着光学和技术领域的融合，基于元表面的全斯托克斯偏振成像传感器等创新强调了未来的无限可能性。虽然科学可能看起来很复杂，但其现实世界的影响是深刻的。从更安全的自动驾驶汽车和无可挑剔的工业产品到医学成像的突破，偏振成像随时准备照亮我们以前笼罩在神秘中的世界的各个方面。