《時-空-譜壓縮感知的靈巧紅外圖譜一體化探測儀》是依託華中科技大學，由張天序擔任項目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：時-空-譜壓縮感知的靈巧紅外圖譜一體化探測儀
- 項目類別：專項基金項目
- 項目負責人：張天序
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
現有探測儀器沒有充分利用客觀世界中各種對象本質上獨特的時間-空間-光譜稀疏性，導致獲取數據太多而感興趣信息太少、時-空-譜不能兼顧、套用需求廣泛而價格昂貴等矛盾的局面。為解決上述難題，本項目將在前期工作基礎上重點研究探測對象時-空-譜的稀疏特性、具有壓縮感知特點的時-空-譜多維度探測、重構方法，設計具有自主智慧財產權的可程式解析度可變的光譜探測模組、多波段紅外光學系統、處理與控制軟硬體模組，完成系統集成。本項目在“十一五”重點國防基礎科研項目和國家自然科學基金重點項目支撐下，驗證了壓縮感知目標探測新方法的可行性，並研製成功圖譜一體化的探測系統原理樣機。通過本項目的方法研究、關鍵模組設計、儀器集成研製，可提供環境科學、生命科學、航空航天科學等前沿科學領域諸多研究對象的時-空-譜綜合特性數據和信息，有力推動這些領域的創新和高新技術儀器的發展，具有重大的科學意義和套用價值。
結題摘要
現有探測儀器無法充分利用客觀世界各種對象獨特的時間-空間-光譜稀疏性，導致獲取數據太多而感興趣信息太少、價格昂貴等矛盾局面。本項目為解決上述難題，重點研究了探測對象時-空-譜的稀疏特性，設計了具有自主智慧財產權的靈巧二維伺服掃描轉鏡、寬波段紅外光學系統、處理與控制軟硬體模組，完成了整套系統的集成，驗證了壓縮感知目標探測新方法的可行性，並成功研製出國內外首創的紅外圖譜一體化的探測系統實用化樣機。取得的研究成果如下： 1. 提出紅外成像(8-14um)和非成像紅外測譜(2-12um)耦合的共口徑共光路新型靈巧探測架構，利用圖譜關聯探測和掃描跟蹤算法，不僅能獲取典型目標的形狀、運動特徵，還能快速獲取典型目標及其局部背景在不同狀態下的光譜特徵差異，提取光譜(線)指紋特徵，通過空間-時間約束的新算法提取時-空-譜綜合指紋特徵。 2．利用場景內在的空-時關係為約束，輔以靈巧高速的二維伺服掃描鏡，結合多尺度多級濾波跟蹤算法，採用FPGA+DSP+專用ASIC、SOC的硬體體系結構構造實時並行處理與控制系統。 3．在目標紅外特性數據積累方面，開展了多次外場試驗研究，積累了大量各類典型目標的紅外輻射特性數據，結合已有公開的目標光譜資料庫，搭建了豐富的基於目標狀態信息、目標圖像及光譜的特性資料庫。 本項目實施過程中，項目組在圖像處理、光譜學及儀器科學領域的Sensor and Actuator等國際期刊和本領域重要的國際會議(SPIE等)上發表(含已錄用)論文17篇，其中在國際期刊發表論文11篇，在國際主流會議上發表(含錄用)論文4篇。培養研究生15名，授權美國發明專利6項，授權國家發明專利12項，同時有8項發明專利申請已公開。項目研製的實用化樣機參加第二屆軍民融合展，受到相關領導與專家的好評。項目組通過積極參與相關領域主流國際會議、邀請國外專家訪問等方式，與國外同行進行了深入的學術交流與合作。
