北理工研制国际首款百通道百万像素高光谱实时成像器件

IT之家 11 月 8 日消息，不同物质的反射光或透射光波长不同、光谱各异，但人眼仅可接收有限特定波长的光，因此无法超脱红绿蓝“三原色”的“调色盘”。

北京理工大学张军院士团队自主研制出百通道百万像素的高光谱实时成像器件，光能利用率创造世界最高记录。可高效率、智能化探测“三原色”之外的更多“原色”。高光谱智能成像器件体积仅有矿泉水瓶盖大小，具有集成度高、质量轻、成像速度快、成像精度高等特点。

▲ 图源北京理工大学公众号

探测物质的“原色”有何价值？北京理工大学教授边丽蘅表示，“原色”搭载着物质的本征属性信息。例如，在两个相同的透明玻璃杯中，分别倒入等量纯净水和矿物水，仅通过肉眼通常无法辨别，而借助两者透射光的光谱差异，也就是“原色”差异，即可加以区分。由于可以探测更精细分辨率、更广范围波长，高光谱成像技术正是检测“原色”的“火眼金睛”，其利用物质“各放异彩”的特性，实现“透过现象看本质”。

团队提出了片上光谱复用感知理论与技术，颠覆了传统几何分光、窄带测量、物理输出模式，实现了片上宽带异化调控的高光谱成像。团队自主研制了高光谱智能成像器件，将光能利用率由典型的不足 25% 跨越提升至 74.8%。

该器件仅重数十克，工作波段覆盖了可见光和近红外超宽波段（400-1700nm），具有国际领先的空-时-谱分辨率（1024×1024@124fps，96 通道），拥有完全自主知识产权。

“大到遥感卫星探测装备，小到手机摄像头，都能基于这个原理开发新应用。用相应摄像头对准某个目标，就会收到目标反射出的光谱，智能系统自动比对数据库里的光谱信息，便可以标注出目标物质成分。它具有通用检测能力，一款设备既能检测水环境中是否有重金属、食品是否变质，也能检测人体血氧血糖指标是否正常等等，降低检测成本、提升检测效能。”边丽蘅表示。

相关成果 11 月 7 日在国际学术期刊《自然》发表，IT之家附论文链接如下：