不用翻开书本，就能透视书中内容

麻省理工学院（MIT）的研究人员设计出了一种新的成像系统，它能够阅读合上的书本中的文字。

在最近一期的《自然通讯》（Nature Communications）上，研究人员介绍了他们的套原型系统。他们用了一叠纸进行了测试，每张纸上都印有一个字母。这个系统能够正确地辨认出最上面9页纸上的字母。

“纽约大都会博物馆对这个系统非常感兴趣，因为他们想要在不触摸书本的情况下阅读一些旧书中的文字，”MIT媒体实验室的研究人员，该论文的通讯作者 Barmak Heshmat 表示。他说，该系统能被用于分析任何制成片状并叠起来的材料，比如机器部件或药品上的涂层。

该团队由MIT和佐治亚理工的研究人员组成，MIT团队成员开发了几个算法，用来从一叠纸中获取每一页的图像；而佐治亚理工学院的团队成员则开发了另一种算法，能够从扭曲或是不完整的图像中辨认出单独的字母。

“这个算法有点可怕，” Heshmat 如此评价字母辨认算法，“有许多网站要用字母认证（验证码）来确认你不是机器人。但是这种算法可以破解许多验证码。”

该系统采用的是太赫兹辐射，太赫兹辐射是微波和红外光之间的电磁辐射带。相比于其他类型的波（比如X射线或声波），这种辐射更擅长穿透物体的表面。

太赫兹辐射在安检方面的应用已经得到了了广泛的研究，因为不同的化学物质会不同程度地吸收不同频率的太赫兹辐射，产生独特的频率信号。根据同样的原理，太赫兹辐射可以区分墨水和白纸，这是X射线做不到的。

研究者可以发射持续时间极短的太赫兹辐射脉冲，这样就可以根据发射时间和传感器接收到反射信号的时间来计算辐射传播的距离。这种方法比超声波具有更好的深度分辨能力。

这个系统巧妙地利用了一个现象：书页之间夹着细小的气泡，它们的直径大约只有20微米左右。空气和纸张之间折射率（弯曲光线的程度）的差异意味着这两种物质的边界能够将太赫兹辐射反射回传感器。

在研究人员的装置中，有一个能够发射超短辐射的标准太赫兹相机，相机的内置传感器能够检测到反射回来的太赫兹辐射。利用反射信号到达传感器的时间，研究人员的算法能够测量出装置与每页纸张之间的距离。

大多数辐射被书本吸收或反射掉了，但是有一部分会在书页间弹跳，然后弹回传感器，产生一个伪信号。传感器的电子设备也会产生背景噪音。MIT研究人员的算法的一大任务就是滤去这些“噪音”。

书页的距离信息能够让算法根据信号到达传感器的时间找出真正的反射信号。然后，利用两种不同的反射信号能量测量方法，再加上对真反射信号的能量分布及噪音统计的假设，研究者就能提取出有关反射表面化学性质的信息。

目前，该算法能够准确地推导出相机和一叠纸张的最上面20页之间的距离，但是到了第9页之后，反射信号的能量过低，以至于特征频率之间的差异被噪音所掩盖。

太赫兹成像依然是一个相对年轻的技术。但是研究人员们正在不断改善探测器的准确率和辐射源的功率，未来有望让太赫兹辐射穿透到更深的地方。