近日，我校光电学院庄松林院士团队与中国科学院上海光机所联合培养硕士研究生张栩瑜以第一作者身份在PhotoniX（中科院1区期刊，IF:19.818）上发表了题为“散射介质中传输信息的不同信道”（Different channels to transmit information in scattering media）的研究成果。光电学院张大伟教授、上海光机所刘红林副研究员、香港理工大学赖溥祥教授为共同通讯作者。
成像是一种二维或更高维的信息传递方式。传统上，成像通道包括透镜及其两侧的自由空间或其他光导。各个部分的传输函数已知，光场或光强在系统内的传播过程可以追踪，整个光学系统的响应也可以计算，图像信息传递的信道可建模可描述。当使用散射介质（如毛玻璃）替换透镜时，我们仍可以从接收到的光场中提取图像，这说明散射介质内不仅有光强传输通道，还保留或重建了信息传递通道。然而，目前的研究大多仅涉及能量，关于散射介质中的传输信息的信道特性，以及它们与传统成像系统中的信息传输信道是否不同以及有何不同，还不得而知。
研究人员通过设计由不同照明源及传输介质组合而成的四组实验，利用深度学习的方式作为信息提取的工具和判断信息有无的标准，发现散射介质可以构建不同的通道来传输图像信息；非相干照明下，其微观结构提供了一种新的通道。研究证明，构成通道的微结构具有其自身的特征，而这些特征不同于普通的相位网格。如果没有有效的信道，即使是平移不变系统，信息也不能通过系统传递。该结论刷新了对散射现象、散射成像和空间平移不变性的理解。同时研究也证明，深度学习可以作为研究未知物理原理或机制的有力工具，这将激发对深度学习的进一步研究和应用。
该项目得到了国家自然科学基金、广东省科学技术委员会、香港研究拨款委员会以及香港创新科技委员会的支持。
反应原理图
供稿：光电学院
