他为高速飞行器铸就“火眼金睛” -利来app官方下载

近日,湖北日报、科技日报等媒体专版专栏聚焦报道武汉工程大学洪汉玉教授团队。

清晨早起,不是去项目现场,就是去实验室,接下来便是查阅文献、指导学生……武汉工程大学电气信息学院教授洪汉玉的日程几十年如一日,周末节假日也很少休息。

对洪汉玉来说,即便把所有时间都用上,还是觉得时间不够用,因此一刻都不敢耽误。“做科研需要投入大量时间,绝不能有歇一歇的想法。”他说。

新年伊始,洪汉玉刚刚完成了高超飞行器国家某航天重大工程项目,他申请获批的国家自然科学基金面上项目又正式启动。于是,他带领团队马不停蹄,再次投入研究。

“我们的技术就像给高速飞行器做‘矫正手术’,有了‘火眼金睛’,图像清晰度和能量集中度提高到0.8以上,比原有方法提高了20%!”处理图像只用了1秒多,屏幕上原本模糊的灰绿色块,立刻变成清晰的房屋和水田,连房屋屋脊的纹理都清晰可见。而这仅仅只是洪汉玉团队关键技术应用中的一小部分。

作为我国最早从事气动光学效应校正的科研工作者之一,武汉工程大学电气信息学院洪汉玉教授带领团队从零起步,躬耕笃行20余年,在我国高速飞行器成像探测气动光学效应校正方面,取得大量研究成果,并得到大规模应用,使高速飞行器成像系统图像分辨性能大幅提升。

给高速飞行器“矫正视力”

高速飞行器在大气层内飞行时,大气中湍流、高速摩擦产生的高温等会对平台携带的成像探测、导航系统造成干扰,导致成像探测系统看不清、看不远,成像模糊、抖动、偏移,这一现象又叫作气动光学效应。“就像人眼近视,看不清,也看不远。”洪汉玉解释,高速飞行器受气动光学效应影响,无法在复杂环境下精准搜索、定位,并传回清晰画面,“因此,我们要做的就是为高速飞行器‘矫正视力’,设计出有效算法,排除图像中的干扰,提高高速飞行器作业时的精准度和工作效率。”如何通过图像处理技术,让高速飞行器看得更清晰?20多年前,我国航天航空领域信号处理技术的研究才刚刚起步,发达国家只公开最基础的图像处理技术,更深入的研究资料很少,经过两年的摸索,团队研究进展仍然缓慢。彼时洪汉玉还在华中科技大学图像所攻读博士学位,导师张天序知道他数学基础好、编程能力强,提出让他变换研究方向,投入这项研究。“数字校正方法可行!”在废寝忘食地尝试下,洪汉玉只用了7天,就有了进展,“终于看得清了!我当时甚至都不敢相信自己,连忙再试了第二次,第三次……结果可行!”经过多次实验,洪汉玉证实高速飞行器气动光学效应图像可以进行数字校正,目标在湍流模糊图像中恢复清晰,实现了我国航天气动光学效应数字校正领域的突破。

 

从“看得见”到“看得清、看得准、看得快”

洪汉玉很快从实验成功的喜悦中冷静下来,他意识到,湍流气动模糊仅仅是高速飞行条件下气动光学效应所面临的一种典型情况。要彻底解决高速飞行器气动光学效应成像质量退化问题,还有很长的路要走。在此后的研究中,洪汉玉不断思考从“看得见”到“看得清”,再到“看得快”的新路径,寻求关键技术的突破点。洪汉玉团队采用“化繁为简,各个击破”的思路,将复杂退化模式逐个拆解和简化,经过长时间的摸索和试验,逐步提出了一系列复原算法。2010年,实际图像统一复原的思想和实现方案首次亮相国际会议,得到国际同行的一致认可。

近年来,洪汉玉团队不断转变思路和方向,发现气动光学效应与图像特征变化紧密关联,并提出全新校对方法——空变逐点校正方法。“从分不清目标,到能够看得清目标细节,相当于视力从0.3提高到了0.8。”洪汉玉介绍,该方法基本解决了我国高速飞行器成像探测气动光学效应图像校正问题,提高了精度,在关键技术上取得了突破。此外,团队研发的一系列气动光学效应校正算法,不需要额外增加硬件处理板开销,具有性价比高、移植性强、方便灵活的优势,应用前景广泛。“小到日常生活中,拍摄照片时的图像防抖,大到人工智能领域的图像清晰化,我们的技术都能有所应用。”研究生李施阳说。

 

永远把国家利益放在第一位

“做科研,必须永远把国家利益放在第一位!”这是洪汉玉一生的信条。在图像复原领域,洪汉玉的研究成果受到国内外的广泛认可,很多国家承诺优越的科研条件,重金“挖角”,但都被他一一婉拒。

目前,洪汉玉搭建了湖北航天图像处理与目标识别科研创新团队,每年吸收大量本科生进入团队,从大学新生入手,培养科技创新人才,将航天科研精神植入教学过程中,特别重视课程思政。团队学生李施阳说:“洪老师在课堂中,经常提到中国航天精神,要把一切问题都消灭在地面上,不能让航天飞行器带任何疑点上天。”,在教学过程中,洪汉玉始终秉承这种信念,涉及到科研实验,他对学生们则非常严格,不允许有任何疏忽。并为本科生编写了《现代图像图形处理与分析》等教材,将最新科研成果融入教学课堂中。去年年末,洪汉玉团队刚刚完成我国高超飞行器一项重大项目,2021年申请的国家自然科学基金面上项目获批,这已经是连续6次获批立项。今年元旦后不久,团队又以“图像处理先进方法及产业化应用”项目,获得2021中国自动化学会科技进步奖一等奖,近年来发表论文240多篇,发明专利20项,洪汉玉也在2021年荣获湖北省“优秀共产党员”称号。“这些对我们来说是极大的鼓舞。未来我们还要继续提高处理的精准度和效率,不断突破‘看得快’的技术,为高速飞行器铸就一双真正的‘火眼金睛’!”洪汉玉笑着说。

 

采写:陈思

来源:湖北日报 科技日报

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