编者按:科技是国家(jia)强盛(sheng)之基,创(chuang)新是民族进步之魂。为(wei)大力弘(hong)扬科学家(jia)精神(shen),矢志爱(ai)国奋(fen)斗、勇(yong)攀科学高(gao)峰,红网时(shi)刻资讯在湖南省科学技术协会的引导下,遴选了(le)一批有担(dan)当、有作为(wei)、在科技攻(gong)关中勇(yong)向前的科研人,讲述科技湘军(jun)的创(chuang)新故事。逐梦者,正(zheng)青春。
红网时(shi)刻资讯记者 谭苏昕 长沙报道(dao)
太空中一颗颗卫(wei)星包围着(zhe)地球,织(zhi)成了(le)一张覆盖全球信息的“天(tian)网”,小到(dao)每家(jia)每户(hu),精到(dao)山丘、荒野,然而(er),过去(qu)的遥感成像手段(duan)受制于单(dan)位时(shi)间内空间与光谱信息的采样(yang)极限,难以获取(qu)高(gao)空间分(fen)辨(bian)率的高(gao)光谱图(tu)像。
简单(dan)来说,想看清物体的空间大小和形状(zhuang),就难以看清物体具体的材质;想看清材质,就会牺牲空间的清晰度。
对此,湖南大学副(fu)校长李树涛教(jiao)授主持完成的“高(gao)空间分(fen)辨(bian)率高(gao)光谱成像与识别(bie)理论方法研究”项(xiang)目,解决了(le)高(gao)分(fen)辨(bian)率高(gao)光谱图(tu)像获取(qu)与精准高(gao)效识别(bie)的技术难题,荣获2023年度国家(jia)自(zi)然科学奖二等奖。
新年伊始,岳麓山笼罩在星城的冬日暖阳里(li),湖南大学迎(ying)来了(le)不少游客,李树涛不禁忆起(qi)他最初来到(dao)校园时(shi)的模样(yang)。
1998年,我(wo)国高(gao)分(fen)辨(bian)率成像技术研究还没有起(qi)步。当时(shi)在湖南大学攻(gong)读(du)博士学位的李树涛,对此产生了(le)浓(nong)厚兴(xing)趣。
在海外(wai)从事博士后研究期间,李树涛敏锐地察觉到(dao),多源图(tu)像融合理论方法在遥感对地观测领域具有重要的应用价值,能有效满足国防安全、环境监测、农业管理等领域的需求。
回国后,从实验室开(kai)展仿真实验再到(dao)卫(wei)星上进行试验验证,李树涛与团队经过上百次反复的尝试和试验,终于发现了(le)时(shi)间—空间—光谱的耦合成像机理。“我(wo)们(men)提(ti)出(chu)了(le)一种全新的成像模式,实现了(le)高(gao)空间分(fen)辨(bian)率高(gao)光谱的获取(qu),能够做到(dao)精准、高(gao)效的探测。”
“火眼金(jin)睛”是如何(he)炼成的?李树涛进一步说明,“一般看到(dao)的是红绿蓝三个(ge)颜(yan)色,而(er)高(gao)光谱图(tu)像包含几十甚至数百个(ge)光谱波段(duan),通过信息的这几百个(ge)特征(zheng)对应分(fen)析到(dao)具体材质。”
这项(xiang)高(gao)光谱成像与识别(bie)技术,实现了(le)“从静到(dao)动”的成像跨越,在农业方面有着(zhe)广泛用途(tu),比如水环境的监测。
洞庭湖为(wei)我(wo)国第(di)二大淡水湖,是著(zhu)名的鱼米之乡,其物产极为(wei)丰富。随着(zhe)河(he)湖流淌,记者看到(dao)大屏幕上的数据与颜(yan)色逐渐变化。这便(bian)是利用高(gao)光谱成像技术,监测水体微量元素的含量等,从而(er)判断水质是否被污染,并发现污染源头。
具体来说,团队研发的多模融合高(gao)分(fen)辨(bian)高(gao)光谱视频成像与图(tu)像智能识别(bie)系统(tong),在海洋灾害监测领域,在对溢油类型、油膜厚度及赤潮(chao)生物量的识别(bie)反演上取(qu)得了(le)突(tu)破性进展,识别(bie)时(shi)间从分(fen)钟级提(ti)升至秒级,精度从72.3%提(ti)升至95.8%。
此外(wai),该技术在医学领域也(ye)有用武之地。随着(zhe) “以假乱真”的冒牌药品层出(chu)不穷,普通老百姓购药治(zhi)病(bing)带(dai)来困扰。而(er)利用此成像技术,能够清楚(chu)有效地辨(bian)别(bie)药品成分(fen)、检测真假。
“如今做科研,需要既懂技术又懂应用的复合型人才。”从教(jiao)以来,李树涛培养了(le)100多名研究生,不少已成为(wei)所在单(dan)位的学术带(dai)头人和科研骨(gu)干。
他常常告诉学生,不仅要具备独立(li)思考的能力和创(chuang)新精神(shen),而(er)且能将掌握的技能与国家(jia)和企业实际需要紧密(mi)结合。
在李树涛看来,推动科学研究的前沿突(tu)破和服务国家(jia)战略目标,不仅需要个(ge)人努力,更离不开(kai)广泛、深入的协同攻(gong)关。
数十年磨一剑,其成果在中国空间技术研究院等单(dan)位成功应用,解决了(le)城市(shi)、山地等复杂场景的空谱高(gao)分(fen)成像和目标精准高(gao)效识别(bie)难题,“面向国家(jia)战略重大需求,未来我(wo)们(men)的科技成果将在更多领域、更多行业推广运用。”李树涛充满信心。
个(ge)人名片:李树涛,1972年生,辽宁凌海人。湖南大学党(dang)委(wei)常委(wei)、副(fu)校长兼机器人学院院长,国家(jia)自(zi)然科学基金(jin)委(wei)创(chuang)新群体负责人。长期从事智能融合感知领域的研究工作,获国家(jia)自(zi)然科学奖二等奖2项(xiang)、国家(jia)科技进步奖二等奖2项(xiang)、国家(jia)级教(jiao)学成果奖二等奖1项(xiang)。