全球首台“AI+光学”相机上天 计算成像新范式“拍出”高清遥感图像

“AI+光学”从理念照进现实！12月8日，从中国科学院西安光机所传来好消息：我国首台大口径可见光波段全铝相机日前回传了首批遥感原图。经过计算成像新范式结合AI算法重建，成功获得高分辨遥感图像，验证了基于计算成像的新体制光学成像理论在空间遥感领域应用的有效性和可行性。

计算成像遥感相机（可见光波段全金属相机)

该相机也叫计算成像遥感相机，是在“计算遥感成像”概念下研制的。“计算遥感成像”概念由西安光机所副所长邵晓鹏与北京空间机电研究所研究员苏云提出，旨在利用全新的计算光学系统设计方法，结合AI技术以实现遥感相机的低成本快速制造。概念提出后，计算成像遥感相机很快投入研制，并得到西安电子科技大学、同济大学、南京航空航天大学、上海现代先进超精密制造中心有限公司等单位的大力协助。9月5日，该相机搭乘谷神星一号遥十五运载火箭进入太空展开工作，成为全球首台采用计算成像新范式的“AI+光学”相机。

据了解，传统高分辨率遥感相机需要极高精度的镜头，不仅价格昂贵、加工周期长，而且适配结构复杂、重量大。在新范式引入后，计算成像遥感相机的镜头精度要求降至原来的五分之一，主镜采用低成本全铝材质，其余部分通过3D打印制造，易于生产，整体重量也由传统相机的10公斤左右降至不到5公斤。

“我们在物理端做‘减法’，在信息端做‘加法’。这是一种全新的光学成像范式，大幅降低了对高精度光学加工与严苛物理控制的依赖。”邵晓鹏说，“这款计算成像遥感相机采用简化的光学结构替代传统复杂设计，并通过信息重建来弥补‘不完美’的直接成像效果，从而获得高质量图像。”

图1：相机直拍图（左）及重构图像（右）

图2：相机直拍图（左）及重构图像（右）

经过信息重建的遥感图像分辨率显著提升，充分验证了在“AI+光学”理念指导下，基于计算成像的新体制光学成像理论在空间遥感领域的应用有效性，也证明了“低成本设计+低精度加工+短期生产制造”的可行性。

邵晓鹏表示：“‘AI+光学’的理念具有普适性，可拓展至各类光学系统，推动未来成像架构的变革。我们将联合更多科研力量，拓展智能算法，推出智能芯片，推动计算成像技术的进一步成熟和应用。”