壓縮感知成像作為一種計算成像技術(shù)，具有突破奈奎斯特采樣極限、高通量測量、單像素成像等優(yōu)勢，在對地遙感、激光雷達(dá)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。然而，傳統(tǒng)壓縮感知成像在空間、時間動態(tài)范圍上與普通成像相比均存在不足。一方面，壓縮感知成像對探測器提出了過高的動態(tài)范圍要求，導(dǎo)致在有限探測器位數(shù)條件下的成像質(zhì)量較低；另一方面，由于壓縮感知成像需要多次調(diào)制與測量獲取信息，因此難以滿足實(shí)時成像的應(yīng)用需求。

　　針對空間、時間高動態(tài)壓縮感知成像的實(shí)際需求，中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心復(fù)雜航天系統(tǒng)電子信息技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的劉雪峰團(tuán)隊(duì)開展了一系列研究工作，并不斷取得新進(jìn)展。在空間高動態(tài)成像方面，該研究團(tuán)隊(duì)提出了一種稀疏測量結(jié)合并行抖動的壓縮感知成像方法，利用稀疏調(diào)制降低待測信號動態(tài)范圍，并以疊加隨機(jī)抖動信號的多像素探測提升光學(xué)測量的有效動態(tài)范圍，顯著提高了探測器位數(shù)受限時的壓縮感知成像質(zhì)量，并將對探測器的動態(tài)范圍需求降低至1比特（圖1）。相關(guān)工作發(fā)表在光學(xué)領(lǐng)域國際學(xué)術(shù)期刊Optics Express（IF:3.833）上，并于近日被全球工程領(lǐng)域著名科技網(wǎng)站Advances in Engineering（AIE）遴選為關(guān)鍵科學(xué)文章進(jìn)行專題報道。

　　在時間高動態(tài)成像方面，該研究團(tuán)隊(duì)與北京理工大學(xué)量子技術(shù)研究中心合作開展了并行壓縮感知成像技術(shù)的研究，提出基于并行調(diào)制采樣的系統(tǒng)標(biāo)定與圖像重建方法，使壓縮感知成像達(dá)到實(shí)時成像速度，同時具備像素超分辨成像能力?；诖嗽?，研制高分辨率中紅外成像樣機(jī)，可利用320×256像素中波紅外探測器實(shí)現(xiàn)1280×1024分辨率實(shí)時成像（圖2），該技術(shù)對于解決高性能紅外傳感器分辨率不足對紅外成像設(shè)備發(fā)展的制約具有重要意義。相關(guān)工作發(fā)表在光學(xué)領(lǐng)域國際學(xué)術(shù)期刊Optics and Laser Technology（IF:4.939）上。

　　論文信息及鏈接：

　　1.Fan Liu, Xue-Feng Liu*, Xu-Ri Yao, Shen-Cheng Dou, Hu Li, and Guang-Jie Zhai, High-quality compressed sensing imaging with limited detector bits using sparse measurements and multiple dithers. Optics Express 30, 22608-22623 (2022). 

　　https://doi.org/10.1364/OE.455147

　　2.Xiao-Peng Jin, An-Dong Xiong, Xiao-Qing Wang, Xu-Ri Yao, Xue-Feng Liu*, and Qing Zhao*, Long-distance mid-wave infrared super-resolution compressive imaging. Optics and Laser Technology 157, 108740 (2023).

　　https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2022.108740

　　AIE報道鏈接：

　　https://advanceseng.com/high-quality-compressed-sensing-imaging-limited-detector-bits-sparse-measurements-multiple-dithers/

圖1. 不同探測器動態(tài)范圍條件下的壓縮感知成像結(jié)果對比

圖2. (a) 中紅外像素超分辨成像樣機(jī)示意圖 (b) 對分辨率靶標(biāo)及遠(yuǎn)距離目標(biāo)的超分辨成像結(jié)果

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