《微秒精度高時空分辨計算成像技術研究》是依託西北核技術研究院，由嚴明擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：微秒精度高時空分辨計算成像技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：嚴明
- 依託單位：西北核技術研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
微秒級高速成像技術在高速物理過程科學實驗研究中發揮著重要作用，但由於國外對高性能特種圖像感測器的壟斷和技術封鎖，國內自主智慧財產權的高解析度微秒級高速連續成像系統一直處於空白。本項目提出一種基於計算成像的微秒精度高時空分辨連續成像方法，該方法將曝光編碼理論套用於高速成像，充分利用CCD圖像感測器片內電荷極高的轉移速度，基於普通CCD圖像感測器實現高解析度微秒級連續成像。項目主要研究解決曝光編碼套用於高速成像的關鍵基礎理論和實現技術問題，突破微秒級曝光編碼的實現、高速關鍵幀圖像的獲取與點擴散函式估算、複雜場景的編碼最佳化設計與圖像解碼等關鍵問題，實現具有自主智慧財產權的高解析度微秒級高速連續成像系統。項目提出的高時空分辨計算成像方法具有普適性和通用性，研究成果將解決曝光編碼在高速成像套用中的基礎理論和實現方法問題，具有重要的理論意義和實際套用價值。
結題摘要
本項目面向高速科學成像套用，研究解決計算成像技術在高速成像實際套用中的關鍵基礎性問題，主要針對高速物理過程的微秒精度高解析度成像問題，尋求基於計算成像技術的解決方案。項目探索採用普通圖像感測器，通過設計特殊的驅動時序，結合圖像處理技術的實現路徑，以極低的硬體成本，突破普通圖像感測器的物理性能限制，獲得特種高性能圖像感測器才具備的成像性能。項目主要研究了普通圖像感測器的時序驅動方法，分別基於CCD圖像感測器和CMOS圖像感測器，研製成功兩款高速相機；研究了針對CCD和CMOS圖像感測器的曝光編碼驅動時序設計，在CCD圖像感測器上實現了3us時間分辨的成像性能，在CMOS感測器上實現了最小600ns的時間分辨性能；針對曝光編碼成像對成像系統動態範圍要求極高的問題，提出了多種提高成像系統動態範圍的方法和技術，在同時採用多色濾鏡和Binning技術時，將成像系統的動態範圍從約560倍提升至約10000倍，滿足了曝光編碼成像對系統動態範圍的要求；採用CMOS高速相機，研製了九通道的高速高解析度成像系統，採用基於解析計算的圖像處理方法獲得了多幀高速過程圖像，針對解析計算的求解條件對目標場景和編碼圖像有特殊要求的問題，探索了基於機器學習的壓縮感知圖像求逆方法。本項目研製成果從硬體驅動到系統最佳化、從曝光時序到圖像處理進行了較全面的探索研究，研製成功多套原型系統，並著手探索基於壓縮感知的高質量圖像生成技術，相關項目研究成果已經成功套用於科學實驗，項目研究提出的新方法和新技術為計算成像技術在高速成像領域的套用打下了堅實的基礎。
