一项新的研究解释了微尺度凹界面(MCI)背后的科学原理——这种结构反射光线,产生美丽且潜在有用的光学现象。
“在你尝试采用一项技术之前,能够向别人解释它是如何工作的是至关重要的。我们的新论文定义了光如何与微尺度凹界面相互作用,”布法罗大学工程研究员甘乔强说,并指出这些效应的未来应用可能包括帮助自动驾驶汽车识别交通标志。
这项研究于8月15日在网上发表今日应用材料该杂志的9月刊也刊登了这篇文章。
甘博士是布法罗大学工程与应用科学学院的电气工程教授,他领导了这项由布法罗大学、上海理工大学、复旦大学、德克萨斯理工大学和湖北大学组成的团队进行的合作研究。第一作者是UB电气工程博士生Jacob Rada和上海科技大学光电与计算机工程教授胡海峰博士。
形成同心圆光圈的反射
这项研究的重点是一种反向反射材料——一种由聚合物微球组成的薄膜,铺在透明胶带的粘性一面。微球部分嵌入胶带中,突出的部分形成MCIs。
这篇新论文称,白光照射在这种薄膜上,以某种方式反射,使光线形成同心彩虹环。或者,用单色激光(在本研究中是红色、绿色或蓝色)撞击材料,会产生明亮和黑暗的环状图案。红外激光的反射也产生了由同心圆组成的独特信号。
该研究详细描述了这些影响,并报告了在停车标志中使用薄膜的实验。该研究的第一作者之一、来自UB的Rada说,这种材料形成的图案在检测可见光的视觉摄像机和检测红外信号的LIDAR(激光成像、探测和测距)摄像机上都清晰地显示出来。
“目前,自动驾驶系统在识别交通标志方面面临许多挑战,尤其是在现实世界中,”甘说。“用我们的材料制作的智能交通标志可以为未来使用激光雷达和可见模式识别的系统提供更多信号,以识别重要的交通标志。这可能有助于提高自动驾驶汽车的交通安全性。”
Rada说:“我们展示了一种新的组合策略,以增强当前由可见光和红外摄像机执行的激光雷达信号和可见模式识别。”“我们的工作表明,MCI是激光雷达相机的理想目标,因为它会产生不断强烈的信号。”
这种反光材料的美国专利已经发布,中国也有相应的专利,专利持有人是复旦大学和UB。该技术可获得许可。
甘说,未来的计划包括使用不同波长的光和不同材料的微球测试薄膜,目标是提高未来自动驾驶系统设计的交通标志等可能应用的性能。
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