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、生物醫(yī)學等領(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)壓縮感知成像的實際需求，中國科學院國家空間科學中心復(fù)雜航天系統(tǒng)電子信息技術(shù)重點實驗室的劉雪峰團隊開展了一系列研究工作，并不斷取得新進展。在空間高動態(tài)成像方面，該研究團隊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，并以疊加隨機抖動信號的多像素探測提升光學測量的有效動態(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)表在光學領(lǐng)域國際學術(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)鍵科學文章進行專題報道。

在時間高動態(tài)成像方面，該研究團隊與北京理工大學量子技術(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)標定與圖像重建方法，使壓縮感知成像達到實時成像速度，同時具備像素超分辨成像能力?；诖嗽恚兄聘叻直媛手屑t外成像樣機，可利用320×256像素中波紅外探測器實現(xiàn)1280×1024分辨率實時成像(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)表在光學領(lǐng)域國際學術(shù)期刊Optics and Laser Technology(IF:4.939)上。

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示意圖 (b) 對分辨率靶標及遠距離目標的超分辨成像結(jié)果