图像分辨率可提高15倍! 中国“新”成像方式突破传统极限

据数字成像技术的开发者称，一种新的数字成像方法有望提高分辨率，并有可能应用于天文学和遥感领域。

这种方法由中国科学院航天信息研究所开发，使用多幅图像而不是一幅图像来获取光信号的准确图像。该团队在发表的论文中指出，这种方法可将图像分辨率提高15倍。

数字图像传感器的像素规模和性能是影响天文、遥感等领域成像质量的核心。与传统胶片成像一样，数字图像传感器（DIS）通过对光场采样来捕捉光线。不过，在数字传感器中，光信号被转换成电信号进行存储。

用于存储这些信息的芯片已经有所改进，但此类传感器的采样分辨率仍远低于光学胶片。为了克服这些限制，张泽领导的团队开发了一种名为超采样成像（HSI）的技术。

超采样成像将多幅图像堆叠在一起，并使用复杂的数学算法重新计算光子分布，绕过了芯片制造水平的限制。

数字成像的一个关键参数是量子效率（QE），它衡量单个像素对光的敏感程度。HSI 将每个像素划分为多个虚拟子区域，利用多个图像精确计算每个子区域的 QE。这样就能实现超采样，在不增加传感器物理尺寸的情况下提高图像分辨率和质量。

在某些情况下，其分辨率是传统方法的 25 倍。

研究人员表示，这种方法更加精确，最大限度地减少了高频信息的丢失，且不会增加额外的成本或复杂性。

研究小组在论文中说，在天文学领域，这种方法有可能减小成像设备（如望远镜）的物理尺寸和重量。

另外，在实验室和户外进行的测试表明，HSI 显著提高了各种目标的成像质量，包括二维码、徽标、飞行中的无人机和静态建筑物。

它在图像清晰度和质量方面也优于基于深度学习的传统方法。航空航天信息创新研究所网站上的一份报告称：“[HSI]在光学遥感、安全和其他成像领域领域显示出良好的应用前景。”

不过也存在一些局限性。张表示，一个挑战是在成像过程中可能需要额外的计算能力来求解大量方程式。