编者按:科技是国家强(qiang)盛之基,创(chuang)新是民族(zu)进步之魂。为大力弘扬科学家精神,矢志爱国奋斗、勇攀(pan)科学高峰,红(hong)网时刻(ke)资讯在湖(hu)南省科学技术协会的引导下(xia),遴选了一批有担当(dang)、有作为、在科技攻(gong)关中勇向前的科研(yan)人,讲述科技湘军的创(chuang)新故事。逐梦者,正青春。
红(hong)网时刻(ke)资讯记者 谭苏昕 长沙报道
太空中一颗颗卫星包围着地球(qiu),织成了一张覆盖全球(qiu)信息的“天网”,小到(dao)每家每户,精到(dao)山丘、荒野,然而,过去的遥感(gan)成像手段受制于单位时间内空间与(yu)光(guang)谱(pu)信息的采样(yang)极限,难以获取高空间分辨率的高光(guang)谱(pu)图像。
简(jian)单来说,想看清物体(ti)的空间大小和形状,就(jiu)难以看清物体(ti)具体(ti)的材质;想看清材质,就(jiu)会牺(xi)牲空间的清晰度。
对此,湖(hu)南大学副(fu)校长李树(shu)涛教授(shou)主持完成的“高空间分辨率高光(guang)谱(pu)成像与(yu)识别理论(lun)方(fang)法研(yan)究”项目,解决了高分辨率高光(guang)谱(pu)图像获取与(yu)精准高效识别的技术难题,荣获2023年度国家自然科学奖二等奖。
新年伊始,岳麓山笼(long)罩在星城的冬日暖阳里,湖(hu)南大学迎来了不少游客,李树(shu)涛不禁忆起(qi)他最初来到(dao)校园(yuan)时的模样(yang)。
1998年,我国高分辨率成像技术研(yan)究还(hai)没有起(qi)步。当(dang)时在湖(hu)南大学攻(gong)读博士学位的李树(shu)涛,对此产生了浓厚兴趣。
在海外从(cong)事博士后研(yan)究期间,李树(shu)涛敏(min)锐地察(cha)觉到(dao),多源图像融合理论(lun)方(fang)法在遥感(gan)对地观测领域具有重要的应用价值(zhi),能有效满足国防安全、环境(jing)监测、农业管理等领域的需求。
回国后,从(cong)实验室开展仿真实验再到(dao)卫星上进行试验验证,李树(shu)涛与(yu)团(tuan)队经过上百次反复(fu)的尝试和试验,终于发现(xian)了时间—空间—光(guang)谱(pu)的耦合成像机(ji)理。“大家提出了一种全新的成像模式,实现(xian)了高空间分辨率高光(guang)谱(pu)的获取,能够做到(dao)精准、高效的探测。”
“火眼(yan)金睛”是如何炼成的?李树(shu)涛进一步说明,“一般(ban)看到(dao)的是红(hong)绿蓝三个颜色,而高光(guang)谱(pu)图像包含(han)几十甚至数百个光(guang)谱(pu)波段,通(tong)过信息的这几百个特征对应分析到(dao)具体(ti)材质。”
这项高光(guang)谱(pu)成像与(yu)识别技术,实现(xian)了“从(cong)静到(dao)动”的成像跨越,在农业方(fang)面有着广泛(fan)用途,比如水环境(jing)的监测。
洞庭湖(hu)为我国第二大淡水湖(hu),是著(zhu)名的鱼米之乡,其(qi)物产极为丰富。随(sui)着河湖(hu)流淌,记者看到(dao)大屏幕上的数据与(yu)颜色逐渐变化。这便是利(li)用高光(guang)谱(pu)成像技术,监测水体(ti)微量(liang)元素的含(han)量(liang)等,从(cong)而判断(duan)水质是否被(bei)污染,并发现(xian)污染源头。
具体(ti)来说,团(tuan)队研(yan)发的多模融合高分辨高光(guang)谱(pu)视频成像与(yu)图像智(zhi)能识别系(xi)统,在海洋灾害监测领域,在对溢(yi)油类(lei)型、油膜(mo)厚度及赤潮生物量(liang)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%。
此外,该技术在医学领域也(ye)有用武之地。随(sui)着 “以假(jia)乱真”的冒牌药品层出不穷,普通(tong)老百姓购(gou)药治病带来困扰。而利(li)用此成像技术,能够清楚有效地辨别药品成分、检测真假(jia)。
“如今做科研(yan),需要既(ji)懂(dong)技术又懂(dong)应用的复(fu)合型人才。”从(cong)教以来,李树(shu)涛培养了100多名研(yan)究生,不少已成为所在单位的学术带头人和科研(yan)骨干。
他常常告诉学生,不仅(jin)要具备独立思考的能力和创(chuang)新精神,而且能将掌握的技能与(yu)国家和企业实际需要紧密结合。
在李树(shu)涛看来,推动科学研(yan)究的前沿突破和服(fu)务国家战略目标(biao),不仅(jin)需要个人努力,更离不开广泛(fan)、深入的协同攻(gong)关。
数十年磨一剑,其(qi)成果在中国空间技术研(yan)究院等单位成功应用,解决了城市、山地等复(fu)杂场景的空谱(pu)高分成像和目标(biao)精准高效识别难题,“面向国家战略重大需求,未来大家的科技成果将在更多领域、更多行业推广运用。”李树(shu)涛充满信心。
个人名片:李树(shu)涛,1972年生,辽宁凌海人。湖(hu)南大学党委常委、副(fu)校长兼机(ji)器人学院院长,国家自然科学基金委创(chuang)新群体(ti)负责人。长期从(cong)事智(zhi)能融合感(gan)知领域的研(yan)究工作,获国家自然科学奖二等奖2项、国家科技进步奖二等奖2项、国家级教学成果奖二等奖1项。