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红网时刻资讯记者 谭(tan)苏昕 长沙报道
太空中一颗颗卫星包围着地球,织成了一张覆盖全球信息的“天网”,小到每家每户,精到山丘、荒野,然而,过去的遥感成像手段受制(zhi)于(yu)单位时间内空间与光谱信息的采样极限,难以(yi)获取高空间分辨率的高光谱图像。
简(jian)单来说,想看清物体(ti)的空间大小和形状(zhuang),就难以(yi)看清物体(ti)具体(ti)的材质;想看清材质,就会(hui)牺牲(sheng)空间的清晰度。
对此(ci),湖南大学副校长李树涛教授主持完成的“高空间分辨率高光谱成像与识别理(li)论(lun)方法研究(jiu)”项目(mu),解决了高分辨率高光谱图像获取与精准高效识别的技术(shu)难题,荣获2023年度国家自然科学奖二等奖。
新年伊始,岳麓山笼罩在星城的冬日暖阳里,湖南大学迎(ying)来了不少游客,李树涛不禁忆起他最初来到校园时的模样。
1998年,我国高分辨率成像技术(shu)研究(jiu)还没有起步(bu)。当(dang)时在湖南大学攻读博士学位的李树涛,对此(ci)产生了浓厚兴趣。
在海外从(cong)事博士后研究(jiu)期间,李树涛敏锐地察觉到,多源图像融合理(li)论(lun)方法在遥感对地观(guan)测领域具有重(zhong)要的应用价值,能有效满(man)足国防安全、环境监测、农(nong)业管理(li)等领域的需求。
回(hui)国后,从(cong)实验室开展仿真实验再(zai)到卫星上进行试验验证,李树涛与团队经过上百次(ci)反复的尝试和试验,终于(yu)发现了时间—空间—光谱的耦合成像机理(li)。“大家提出了一种全新的成像模式(shi),实现了高空间分辨率高光谱的获取,能够做到精准、高效的探测。”
“火眼金(jin)睛”是如(ru)何炼成的?李树涛进一步(bu)说明(shi),“一般(ban)看到的是红绿蓝三个(ge)颜色,而高光谱图像包含几十甚至数百个(ge)光谱波段,通过信息的这几百个(ge)特征对应分析到具体(ti)材质。”
这项高光谱成像与识别技术(shu),实现了“从(cong)静到动”的成像跨越,在农(nong)业方面有着广泛用途,比如(ru)水环境的监测。
洞庭湖为我国第二大淡水湖,是著名的鱼米之(zhi)乡,其物产极为丰富。随着河湖流淌,记者看到大屏幕上的数据与颜色逐渐变化。这便(bian)是利(li)用高光谱成像技术(shu),监测水体(ti)微量元素的含量等,从(cong)而判断水质是否(fou)被污(wu)染,并发现污(wu)染源头。
具体(ti)来说,团队研发的多模融合高分辨高光谱视频成像与图像智能识别系统,在海洋(yang)灾害监测领域,在对溢油类型、油膜厚度及赤潮生物量的识别反演上取得了突破性进展,识别时间从(cong)分钟级提升至秒级,精度从(cong)72.3%提升至95.8%。
此(ci)外,该技术(shu)在医学领域也(ye)有用武之(zhi)地。随着 “以(yi)假乱(luan)真”的冒牌药(yao)品层出不穷,普通老百姓购药(yao)治病带来困(kun)扰。而利(li)用此(ci)成像技术(shu),能够清楚有效地辨别药(yao)品成分、检测真假。
“如(ru)今做科研,需要既懂技术(shu)又懂应用的复合型人才。”从(cong)教以(yi)来,李树涛培养了100多名研究(jiu)生,不少已成为所(suo)在单位的学术(shu)带头人和科研骨干。
他常(chang)常(chang)告诉学生,不仅要具备独(du)立思考的能力和创新精神,而且能将掌握的技能与国家和企业实际需要紧密结合。
在李树涛看来,推动科学研究(jiu)的前沿突破和服务(wu)国家战略目(mu)标,不仅需要个(ge)人努力,更离不开广泛、深(shen)入的协同(tong)攻关。
数十年磨一剑,其成果在中国空间技术(shu)研究(jiu)院等单位成功应用,解决了城市、山地等复杂场景的空谱高分成像和目(mu)标精准高效识别难题,“面向国家战略重(zhong)大需求,未(wei)来大家的科技成果将在更多领域、更多行业推广运用。”李树涛充满(man)信心(xin)。
个(ge)人名片:李树涛,1972年生,辽宁凌海人。湖南大学党委常(chang)委、副校长兼机器人学院院长,国家自然科学基金(jin)委创新群体(ti)负责人。长期从(cong)事智能融合感知领域的研究(jiu)工(gong)作(zuo),获国家自然科学奖二等奖2项、国家科技进步(bu)奖二等奖2项、国家级教学成果奖二等奖1项。