【儀表網 研發快訊】近日，哈爾濱工業大學航天學院、哈工大鄭州研究院侯晴宇教授團隊在計算光學成像領域取得重要突破，創造性地提出光學注意力機制(Optical Attention，OA)，為高性能、輕量化成像系統的設計開辟了新范式。相關成果以《面向高分辨率計算成像的光學注意力機制》(Optical attention mechanism for high-resolution computational imaging)為題發表在美國光學學會旗下學術期刊《光學》(Optica)上。該研究突破了傳統光學設計的理論框架，顯著降低了高分辨率成像對復雜光學系統的依賴，在手機攝像、醫療內窺鏡、車載傳感等對體積重量敏感的領域具有廣闊的應用前景。
傳統光學設計通過堆疊大量透鏡來協同校正所有像差，以實現高分辨率清晰成像，導致系統冗繁、成本高昂。計算成像技術允許光學系統保留部分像差，再通過算法復原圖像，但如何精準控制光學系統、只保留“可被算法校正”的像差，一直是懸而未決的核心難題。
針對這一難題，研究團隊獨辟蹊徑，從人類視覺系統的選擇性注意力機制中汲取靈感，創新性地提出光學注意力機制(OA)，即通過“像差分量”的新概念，將系統總像差分解并溯源至每一個光學表面的任意位置，從而精準識別出對光線匯聚能力強的“注意力區域”，對這些區域采用傳統像差約束進行優化，確保其高效傳遞高分辨率信息；而對其他“非注意力區域”，則創新性地施加“無損發散”約束，引導其將光線折射至特定的、不影響系統高頻傳遞函數的位置，從而避免其對成像分辨率產生負面影響，在保證高頻信息傳遞能力的前提下，大幅降低對復雜透鏡結構的依賴。研究團隊搭建了實物驗證系統，成功拍攝并復原出了細節豐富、可與商用復雜鏡頭相媲美的高質量圖像，從實驗上證明了光學注意力機制的巨大潛力。
“注意力區域”識別與“無損發散”約束研究
基于光學注意力的高分辨率單透鏡相機實拍及復原圖像
哈工大空間光學工程研究中心為論文第一署名單位，航天學院博士生李宗嶺為論文第一作者，侯晴宇教授為論文通訊作者。該研究獲國家自然科學基金項目的支持。
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