中新網(wǎng)杭州7月30日電(曹丹)一架看似普通的無人機(jī)緩緩升空，機(jī)腹下掛載著一臺不足1公斤的相機(jī)。短短十幾分鐘，它便能完成對1.5平方公里區(qū)域的精準(zhǔn)掃描——森林是否存在火災(zāi)隱患、河流是否遭受污染、高壓線是否有故障點(diǎn)……這些過去依賴人力或傳統(tǒng)技術(shù)難以快速識別的“隱形”問題，如今在這臺相機(jī)的“火眼金睛”下無所遁形。
搭載了高光譜相機(jī)的無人機(jī)。(資料圖，西湖大學(xué)供圖)這臺高光譜相機(jī)由西湖大學(xué)工學(xué)院感知與計(jì)算成像實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人袁鑫帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)最新研發(fā)，其通過“單曝光壓縮光譜成像技術(shù)”，可將光線分解為100多個連續(xù)光譜波段，覆蓋400納米至1000納米的波長范圍，從而讓每一處細(xì)微的光譜特征都能被精準(zhǔn)解析。
“它不僅能分辨林間飄的是霧還是煙，還能從看似清澈的河水中識別出污染物，甚至能判斷每一片樹葉是否缺水?！痹谓榻B道。
高光譜成像的突破可追溯至21世紀(jì)初的數(shù)學(xué)理論——高維信息在壓縮采集后，仍能用算法精準(zhǔn)重建。當(dāng)時正在美國杜克大學(xué)從事博士后研究的袁鑫與導(dǎo)師敏銳意識到，這一原理或可應(yīng)用于計(jì)算成像領(lǐng)域。
袁鑫團(tuán)隊(duì)歷時10年攻關(guān)，最終借助人工智能解決了“快拍慢算”的難題。據(jù)他介紹，這項(xiàng)技術(shù)的核心在于底層光學(xué)硬件與人工智能算法的結(jié)合，通過壓縮感知和深度學(xué)習(xí)，將原本需要24小時處理的數(shù)據(jù)計(jì)算，縮短至毫秒級，實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化的跨越。
高光譜相機(jī)下的水體指數(shù)反演結(jié)果。(資料圖，西湖大學(xué)供圖)袁鑫以西湖大學(xué)云谷校區(qū)內(nèi)的一次河道檢測為例進(jìn)行說明。無人機(jī)搭載高光譜相機(jī)沿校內(nèi)河道勻速飛行10分鐘后，隨即生成水質(zhì)“體檢報告”。數(shù)據(jù)顯示，總氮濃度呈現(xiàn)“兩端高、中間低”的分布，總磷濃度則在中游富集。經(jīng)與11個地面水域監(jiān)測點(diǎn)實(shí)測數(shù)據(jù)對比，高光譜相機(jī)成像結(jié)果與之接近。這一結(jié)果為水體污染溯源提供了高效精準(zhǔn)的技術(shù)手段。
目前，該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于智慧農(nóng)業(yè)、環(huán)保監(jiān)測、電力巡檢等領(lǐng)域，并持續(xù)向工業(yè)質(zhì)檢、醫(yī)療科研等方向拓展。該項(xiàng)目也已獲得超五千萬元的融資。
“技術(shù)的價值在于解決問題。未來，我們將持續(xù)拓展高光譜成像技術(shù)的應(yīng)用邊界，讓這項(xiàng)‘透視’世界的能力賦能更多領(lǐng)域?！痹稳缡钦f。(完)
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