文章编号：172 / 更新时间：2024-11-28 21:43:03 / 浏览：次

什么是超采样成像？

空天院团队负责人、研究员张泽表示，数字图像传感器的原理是采样光场进行显像，类似于传统的胶卷。根据奈奎斯特采样定律，一个信息光场周期至少需要两个像素采样才能不丢失信息，因此图像传感器的像素分辨率是图像显示细节的极限。

超采样成像是突破像素分辨率极限的技术，利用少数像素传感器实现大规模像素显像能力。自数字图像传感器取代胶卷以来，成像技术一直受困于传感器采样的限制。人类制造的数字图像传感器（最小感光单元为像素）在像素尺寸、数量规模和响应均匀性方面都远不及胶卷（最小感光单元为卤化银分子）。基于当前的制造水平，数字图像传感器的像素分辨率和成像质量难以大幅提升。

超采样成像技术绕过了芯片制造水平的限制，为突破像素分辨率成像提供了一条鲁棒性很强的技术途径。鲁棒性指的是在面对内部结构或外部环境改变时，仍然能够维持其功能稳定运行的能力。超采样成像技术具备这样的稳定性。

实现原理

空天院团队采用稳态激光技术扫描数字图像传感器，通过稳态光场表达式和输出图像矩阵的关联关系，精确求解出图像传感器像素内的量子效率分布。当使用相机拍摄动态目标，或移动相机拍摄静态场景时，利用获得的像素内量子效率和像素细分算法，即可突破原始像素分辨率，实现超采样成像。

稳态激光技术是由该团队首创的锋芒稳态激光技术演化而来，在原理上具有极稳定的光场形式。超采样成像技术目前可以把像素规模提高5倍，即利用 1k×1k 的芯片可以实现 5k×5k 像素分辨率的成像。并且随着标校精度的进一步提升，像素分辨率还具有进一步的提升空间。

以一个比喻来解释，原有像素是一个方块，通过该技术可以将像素分割，等效变成 25 个像素（方块），对应于像素规模提升了 25 倍。

应用潜力

该项技术具有很大的应用发展潜力。以红外图像传感器为例，市场化的成像芯片分辨率一般在 2k×2k 以下，3k×3k、4k×4k 的成像芯片尚未有成熟的商用产品，而采用超采样成像技术则可以利用 2k×2k 芯片实现 8k×8k 以上的像素分辨率，这在光学遥感、安防等成像领域具有广阔的应用前景。

目前，该技术已分别在室内、室外对无人机、建筑、高铁、月亮等目标进行了成像试验，显示了良好的技术鲁棒性。

结语

超采样成像技术突破了像素分辨率的极限，为成像领域带来了新的发展方向。这项技术有望在未来得到广泛应用，提升图像传感器的性能和成像质量。

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