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编者按:当你第一次看到文章的标题时，每个人都会想到:“电脑不用打开就能一页一页地读完一本书，这难道不令人惊讶吗？说实话，我们文章的作者，如a. r .桑切斯，b. heshmat，a. aghasi和麻省理工学院媒体实验室的其他研究人员，将详细告诉你如何利用太赫兹时间光栅光谱成像技术从分层结构中提取文本内容，如一个具有文化价值的封闭古书。与x射线或超声波不同，这种成像技术可以区分页面、空白页和带字符的页面之间的差异，并且可以通读9页的内容。目前，研究人员正在不断努力实现技术突破，并加强这一技术在工业和文化遗产研究领域的实际应用。
在传统意义上，飞行时间成像技术通常应用于快速成像(飞秒摄影)和复杂几何成像(例如在角落或扩散器中成像)。由于光速与时间和空密切相关，时间分辨率越高，空.之间的分辨率就越高在我们的最新研究中，我们将选择一个可以穿透纸张或其他材料的频率范围，从100千兆赫到3千赫。我们还将以高时间分辨率(每秒10兆帧)对光脉冲进行采样，采样的光脉冲是我们之前研究中使用的光脉冲的20多倍。如此高的时间分辨率将空之间的分辨率提高到大约30微米，这使得分离合上的书页成为可能。我们提出了一个扩展的算法，使这种成像方法(可以称为太赫兹时域光谱)不仅成像，而且读取密集的分层结构。当然，这种成像技术可以应用于工业检测，但也可以用来通读封闭的古代文献或检查具有文化价值的书籍样本。
对于一些复杂样本的非侵入性检查，例如闭卷，目前成像技术存在三个瓶颈:空分辨率、光谱对比度和遮挡。我们利用传统太赫兹时域光谱技术的飞行时间能力，并结合其光谱能力，试图克服算法中的这些技术瓶颈。根据我们的研究报告，我们可以在无人监督的情况下成功提取出类似于闭卷的密集分层结构的内容。
基于反射太赫兹电场的统计结果，我们的技术使用飞行时间测量方法来定位书中的每一页。在层定位后，我们使用了一种新的时栅光谱分析方法，可以调整每一页的频率，使其对应于光谱域中对比度最高的帧。随着页数的增加，我们所采用的研究方法会产生一种排序突出效果，并对每一页进行排序。当最近提出的一种方法被用于识别每页上被阻止的字母时，整个成像过程就结束了。实验结果表明，我们已经成功地从一捆至少有9页纸的字符中提取出字母。
由于行业中有无数的分层结构，每层厚度约为亚毫米，并且有无数具有文化价值的文本(如文件、书籍和艺术品)，太赫兹时域光谱技术(thz tds)在从分层结构中提取内容方面具有广阔的应用前景。因此，我们的研究将有助于改进从分层结构中提取内容的太赫兹和其他时间分辨率成像技术。
我们的研究证实了太赫兹时间光栅成像技术在深度内容提取中的实际应用，为成像和传感领域的研究指明了新的研究方向。我们的研究结果报告如下:
1.与传统的反褶积技术相比，太赫兹时域光谱的电场统计结果可以提高深层的定位精度。此外，该技术在脉冲提取中的应用不依赖于参考测量标准。
2.太赫兹时域光谱技术的飞行时间能力或时间分辨率可主要用于解析空范围内的三维光谱特征(不用于整个样品的纯谐波分析)。这将帮助我们调整文本和空白页之间的细微光谱差异，从而突出文本。
3.目前的计算方法，如基本凸形的分解，可以通过精确地恢复被遮挡的内容而得到全新的应用。
此外，我们的技术在以下三个领域产生了巨大影响:超快成像、计算成像和太赫兹光谱成像。我们希望我们的研究成果能够激发读者对太赫兹时间光栅成像技术的兴趣，同时为检测分层结构和成像分层结构搭建一个新的平台。这项研究将对工业成像、地震成像和文化遗产的研究产生深远的影响。此外，由于这种成像方法是基于图像的形式，其应用将扩展到使用其他类型的飞行时间传感器的远程成像研究。
读者可能对与本文相关的一些问题感兴趣，我们将简要提及四个:
1.我们的研究和相机未来的研究项目“每秒百万帧成像”之间有什么联系？
我们使用类似的超快成像方法来定位每一页。基于太赫兹脉冲的测量到达时间，我们计算每一页的位置，然后观察脉冲的频谱以确定页面上的某处是否有墨水。相机未来的“兆帧每秒成像”项目是第一个将物理学中常用的超快设置方法应用于成像系统和应用的项目。
2.x光或超声波不能快速从层状结构中提取内容吗？
似乎x光或超声波也可以阅读书籍和图像；然而，与我们的thz技术相比，这种技术无法在超小型钢笔墨水或铅笔层与空白页之间形成对比。这种方法还有其他缺点，如成本高和电离辐射。如果使用计算机断层扫描，就很难检测出一本合着的书的页面之间的差异，所以看不到文本内容。然而，我们的远红外时间分辨系统是基于纸张吸收光谱的，这种成像技术将成为唯一一种逐个提取文本内容的技术。
3.太赫兹时域光谱成像技术的创新是什么？
这项技术的核心贡献在于:
1.利用太赫兹信号统计结果提取一层文本内容。与传统方法相比，这种新技术可以应用于提取越来越多的内容。
2.使用峰度的光谱对比度来调整空白纸和有油墨的纸张之间的细微差别。
3.凸基本形状匹配可以检测出被遮挡的字母。
4.我们应用上述所有技术，是为了利用太赫兹时域光谱系统的计算方法、光谱分辨率和时间分辨率实现新的应用。
4.这项技术的局限性是什么？
信噪比与频谱的比较是目前的主要技术瓶颈。一个性能更高的系统将帮助我们“深入”学习。另一个限制在于薄纸的变形，这会导致信号失真。最近，我们的研究致力于解决这个问题。
原始链接
通过a. r. sanchez等人。
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