想象一本书页易碎，封面精致的古书。博物馆和收藏家需要在检查这样一卷书的愿望和检查可能造成的潜在损害之间取得平衡。他们常常决定放弃检查，但这意味着检查内容仍然被隐藏。

麻省理工学院相机文化小组的新研究可以提供完美的解决方案。研究人员设计了一个计算成像系统，可以通过多层纸阅读文本:该系统可以阅读一本合上的书。这项研究最近发表在自然通讯．

”纽约大都会博物馆对此表现出了极大的兴趣，因为他们想要，例如，研究一些他们甚至不想碰的古书Barmak Heshmat是麻省理工学院媒体实验室的研究科学家，也是这篇新论文的通讯作者。

根据CBSNews文章“新技术可以不用打开书本就能阅读，该系统可能用于商业应用，使扫描大量的文件而不物理地分离页面。银行一次扫描就可以处理一堆支票。

原型系统能够识别一叠纸中最上面的九张纸上的字母。这些页面是用太赫兹辐射或t射线扫描的。该系统还使用了一种由佐治亚理工学院的研究人员开发的复杂算法，在反射的t射线返回扫描仪时解码它们。

三步读一卷合上的书

1. 这个过程的第一步是在一叠纸中通过发送辐射脉冲找到特定的一页。纸张在选定的频率范围内必须是略透明的。这项研究使用了太赫兹辐射，因为它可以穿透纸堆。频率范围从100 GHz到3thz。
   
   时间分辨率用于区分不同的页面。时间分辨率必须足够小，以观察非常小的物体，如书页之间的气隙在合上的书。为此，麻省理工学院团队转向飞秒摄影。根据麻省理工学院媒体实验室的相机文化小组，通过飞秒摄影，“每一帧的有效曝光时间是万亿分之一秒……”
   
   当信号穿过书页时，气隙反射了t射线脉冲的一部分。时间分辨率使系统能够利用反射脉冲来识别辐射何时通过一页，何时到达下一页。该团队实现了大约30微米的空间分辨率，这足以将一本合上的书的书页分开。研究中使用的“页面”有300微米厚。这个过程，概率脉冲提取(PPEX)，被用来寻找一个特定的页面。
2. 一旦找到页面，打印的信件必须在页面上。为此，研究小组使用了与印刷油墨相关的光谱信息。油墨根据其化学成分，在不同程度上吸收不同频率的太赫兹辐射。虽然x射线可以穿透纸张，但其频率分布无法区分墨水和白纸。
   
   当t射线穿过书页时，一部分辐射被反射回设备。当返回的脉冲在纸上的空白点和有墨水的位置反弹时，其频率分布是不同的。这就产生了该过程中的第二步:时间门控光谱成像(TGSI)。
3. 一旦扫描页面并记录反射脉冲，系统就需要破译字符。为此，佐治亚理工学院的研究人员开发了一种算法，可以准确地识别字母，即使之前页面上的墨水在形状上投下了“阴影”。他们设计了一种凸基数形状组合(CCSC)算法，自动将反射形状与字母表中不同字母模板的组合进行比较。CCSC是成功的，尽管在较深的层上有相当大的阴影。CCSC是过程的最后一步:识别文本。

MATLAB

系统捕获的数据使用MATLAB．处理过程包括应用PPEX、k-means聚类和CCSC提取。研究人员还使用了小波工具箱对输入信号进行去噪。要了解更多关于小波变换背后的基础知识，请查看该技术说话。

下面的简短动画展示了三个主要步骤:PPEX查找页面，TGSI检测墨水，CCSC识别字母。

那么这9张纸上的字母拼的是什么呢?

THZLABCCG

太赫兹=太赫兹

实验室

在20=相机文化组

原型系统

这是令人兴奋的第一步，但这项技术确实有一些局限性。原型系统只能计算深度为20页的页面，并能准确识别前9页的字符。虽然大部分t射线要么被墨水和纸张吸收，要么被反射回传感器，但有一小部分在书页之间来回反射，然后回到传感器。这会产生干扰，从而限制可以被精确处理的页面数量。

有了更强大的辐射源和改进的t射线探测器，这种方法可以在不打开封面的情况下处理一本书的全部内容。有一天，这个系统可以一页一页地不受干扰地检查古代文本。其他潜在的应用更有可能引起詹姆斯·邦德的兴趣:间谍可以使用该系统检查文件和信封的内容，而不用打开它们。