研究人员开发超采样成像以提供超高分辨率图像
发布时间：2024-12-03 09:52:44 阅读数： 693
超采样成像的机理。来源：激光与光子学评论（2024）。DOI: 10.1002/lpor.202401306
在中国科学院航天信息研究所（AIR），张泽教授领导的研究团队开发了一项名为超采样成像（HSI）的创新技术，这项技术有望大幅提升数字成像系统的图像质量和分辨率。他们的研究成果已在《激光与光子评论》期刊上发表。
我们日常生活中常见的数字图像传感器，比如CCD和CMOS芯片，其像素分辨率已经接近技术上的极限。对于天文观测、遥感监测等领域来说，像素分辨率的高低直接关系到能否捕捉到精细的细节。张泽教授团队的新技术HSI，正是为了解决这一问题而诞生的。
HSI技术的核心在于，它能够让像素数量较少的传感器也能提供出超高分辨率的图像。这是怎么做到的呢？简单来说，HSI利用了一种叫做光学稳定波场的技术来扫描数字成像传感器，从而提取出那些传统像素分辨率下无法捕捉到的精细细节。研究团队利用横波矢量消除法生成了这种稳定的波场，并据此确定了传感器的像素内量子效率。这一发现为像素细分算法的发展奠定了基础，使得数码相机的成像能力得到了显著增强，而且这一过程并不需要依赖大型数据集或创建人工信息。
与传统的超分辨率图像算法相比，HSI技术具有显著的优势。它提供了一种稳定且独立于数据集的解决方案，这意味着无论面对什么样的成像目标，HSI都能保持其出色的性能。研究团队对多种目标进行了测试，包括成像无人机、建筑物、高速列车甚至是月球，结果都证明了HSI方法的鲁棒性和可靠性。
HSI技术的应用前景非常广阔。在卫星遥感领域，它可以帮助我们获取更加清晰、更加详细的地球表面信息；在红外夜视领域，HSI能够提升夜间监控的清晰度和准确性；在安全监视方面，HSI也有望发挥重要作用。更重要的是，实现这些升级所需的成本仅仅是当前硬件升级成本的一小部分。
举个例子来说，如果使用HSI技术，一个2k × 2k的红外成像芯片就能够实现目前商用芯片无法比拟的8k × 8k级以上的像素分辨率。这无疑将极大地推动数字成像技术的发展和应用。
当然，HSI技术的实现也面临着一些挑战。特别是在更大的规模上应用HSI时，需要额外的计算能力来支持。但相信随着技术的不断进步和成本的逐渐降低，HSI技术一定会在未来得到更广泛的应用和发展。
