科技日報記者 符曉波 吳純新 通訊員 陳思 張耀宗

閆健招 攝

清晨早起，不是去項目現(xiàn)場，就是去實驗室，查閱文獻(xiàn)、指導(dǎo)學(xué)生、操作試驗……武漢工程大學(xué)電氣信息學(xué)院教授洪漢玉的日程幾十年如一日，周末節(jié)假日也很少休息。

在外人看來枯燥而單一的科研工作，對洪漢玉來說卻時間緊迫，一刻都耽誤不得，“做科研需要投入大量時間，絕不能有歇一歇的想法?！?/p>

2021年，洪漢玉榮獲“優(yōu)秀共產(chǎn)黨員”榮譽(yù)稱號。

新年伊始，洪漢玉申請的國家自然科學(xué)基金面上項目獲批立項。洪漢玉帶領(lǐng)團(tuán)隊馬不停蹄，再次投入研究。

洪漢玉是我國最早從事氣動光學(xué)效應(yīng)校正的科研工作者之一，從事高速飛行器成像探測氣動光學(xué)效應(yīng)校正研究已有20余年。在此期間，他主持的項目連續(xù)6次在我國高超飛行器氣動光學(xué)效應(yīng)校正領(lǐng)域獲得國家自然科學(xué)基金委員的專項資助，帶領(lǐng)團(tuán)隊打破歐美等發(fā)達(dá)國家在此領(lǐng)域長達(dá)50多年的技術(shù)封鎖。

給高速飛行器“矯正視力” 

高速飛行器在大氣層內(nèi)飛行時，大氣中湍流、高速摩擦產(chǎn)生的高溫等會對平臺攜帶的成像探測、導(dǎo)航、制導(dǎo)系統(tǒng)造成干擾，導(dǎo)致成像探測系統(tǒng)看不清、看不遠(yuǎn)，成像模糊、抖動、偏移，這一現(xiàn)象又叫作氣動光學(xué)效應(yīng)。

“就像人眼得了近視，高速飛行器受氣動光學(xué)效應(yīng)影響，無法在復(fù)雜環(huán)境下精準(zhǔn)搜索、定位，并傳回清晰畫面。”洪漢玉說。

形象地說，洪漢玉團(tuán)隊的研究領(lǐng)域就是要為高速飛行器“矯正視力”，提高高速飛行器作業(yè)時的精準(zhǔn)度和工作效率。

讓高速飛行器看得清、看得遠(yuǎn)，絕非讓近視的人戴上眼鏡那么簡單，其中涉及控制氣動光學(xué)效應(yīng)、校正氣動光學(xué)效應(yīng)的諸多理論、方法和技術(shù)，還要在此基礎(chǔ)上研究形成解決問題的創(chuàng)新思路和方法。

“關(guān)鍵技術(shù)只能靠自己從零起步?！被貞?999年自己第一次參與我國航天氣動光學(xué)效應(yīng)圖像數(shù)字校正理論研究任務(wù)，洪漢玉有感而發(fā)。那一年，洪漢玉師從我國航天制導(dǎo)領(lǐng)域著名專家張?zhí)煨颍谌A中科技大學(xué)圖像所攻讀博士學(xué)位。當(dāng)時的他主要研究方向是三維重建。

彼時，導(dǎo)師張?zhí)煨蛩诘娜A中科技大學(xué)圖像所正在攻克如何通過數(shù)字方法、用圖像處理技術(shù)，解決高速飛行器“看不見”“看不清”的問題。20余年前，我國在航天航空領(lǐng)域基于成像的相關(guān)應(yīng)用剛剛起步，美國、俄羅斯、日本等發(fā)達(dá)國家只公開民用圖像處理技術(shù)，涉及國防安全的資料無跡可尋，項目組摸索了2年，進(jìn)展緩慢。

張?zhí)煨蛱岢鲎寯?shù)學(xué)基礎(chǔ)好、編程能力強(qiáng)的洪漢玉緊急加入項目組，這意味著洪漢玉要放下手頭已快有成果的三維重建研究，重新進(jìn)入相對陌生領(lǐng)域。當(dāng)洪漢玉了解到該項目是國家急需要解決的科研項目，他一口就答應(yīng)轉(zhuǎn)移研究方向，轉(zhuǎn)投高速飛行器氣動光學(xué)效應(yīng)圖像處理研究。

這個決定從此改變了洪漢玉的人生軌跡。鉆進(jìn)航天科研領(lǐng)域，他一干就是20多年。

從無到有從有到精 突破技術(shù)封鎖

面對之前完全沒有接觸過的科學(xué)技術(shù)難題，洪漢玉心里也沒有底，但他臨危受命，馬上投入研究，不眠不休地編程實驗，心里只有一個信念——“我非要做出來不可”。

功夫不負(fù)有心人，洪漢玉發(fā)揮數(shù)字建模優(yōu)勢，通過反復(fù)多次實驗，從湍流模糊圖像中將目標(biāo)清晰恢復(fù)出來，并以此證實高速飛行器氣動光學(xué)效應(yīng)可以通過數(shù)字校正。這一核心技術(shù)使我國航天氣動光學(xué)效應(yīng)數(shù)字矯正領(lǐng)域找到方向，并實現(xiàn)零的突破。

勝利成果總是短暫的，科研道路是永無止境的。氣動光學(xué)效應(yīng)圖像校正的困難和挑戰(zhàn)性在于圖像退化程度隨著空間隨機(jī)變化，同時伴隨空變熱輻射效應(yīng)及像素偏移等因素，機(jī)理十分復(fù)雜。

研究中，洪漢玉發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外許多學(xué)者提出的算法對仿真湍流退化圖像復(fù)原有效，而對實際湍流退化圖像復(fù)原效果很差，“引起成像退化的因素很多，這些因素不可預(yù)知、不斷變化，錯綜復(fù)雜，必須探索圖像校正技術(shù)新方向，研究能在整個飛行過程中可用的自適應(yīng)的有效校正方法?！?/p>

對此，洪漢玉團(tuán)隊大膽猜測，究竟是圖像的退化處理湍流干擾，還是有其他因素，要設(shè)計出有效的算法，就要找出多種不確定、變化多樣影響因素的規(guī)律，并涉及更科學(xué)算法。

洪漢玉團(tuán)隊采用“化繁為簡，各個擊破”的思路，將復(fù)雜退化模式逐個拆解簡化，經(jīng)過長時間探索和試驗，提出“統(tǒng)一復(fù)原”觀點(diǎn)和概念。這一技術(shù)突破在多個國際會議上報告上亮相，得到國際一致認(rèn)可。

從圖像角度思考，洪漢玉團(tuán)隊及時地轉(zhuǎn)變思路和方向，發(fā)現(xiàn)氣動光學(xué)效應(yīng)與圖像特征變化緊密關(guān)聯(lián)。據(jù)此，洪漢玉團(tuán)隊提出全新校對方法——空變逐點(diǎn)校正方法，該方法基本解決我國高速飛行器成像探測氣動光學(xué)效應(yīng)圖像校正問題，提高制導(dǎo)精度，從分不清目標(biāo)到看得清目標(biāo)細(xì)節(jié)。

不僅如此，洪漢玉介紹，由于高速飛行器對硬件開銷有苛刻要求和嚴(yán)格限制，他的團(tuán)隊研發(fā)的系列氣動光學(xué)效應(yīng)校正算法，充分考慮這些應(yīng)用需求，直接集成到現(xiàn)有成像系統(tǒng)中，不需要額外增加硬件處理板開銷，性價比高、移植性強(qiáng)，方便靈活。

投身航天 甘做無名英雄

閆健招 攝

由于種種原因，洪漢玉很多科研成果不能申報人才稱號，也不能發(fā)表文章，對于科研工作者來說“很不劃算”。但談及自己的科研工作，洪漢玉卻始終自豪而滿足：“一心一意做科研是一種享受！”

隨著洪漢玉在圖像復(fù)原領(lǐng)域的成果得到國際認(rèn)可，很多國家曾邀請他出國搞科研，并承諾豐厚報酬，都被他一一婉拒。“國家的需求才是科研真正的培育土壤，做科研，必須永遠(yuǎn)把國家利益放在第一位?！?/p>

洪漢玉常常把航天科研精神植入教學(xué)。團(tuán)隊內(nèi)研究生李施陽說：“洪老師經(jīng)常講，要把一切問題都消滅在地面上，不能讓航天飛行器帶任何疑點(diǎn)上天。”在科研上，洪漢玉始終秉承這種信念，涉及到實驗項目，他對學(xué)生們則非常嚴(yán)格，不允許有任何疏忽。

在團(tuán)隊成員眼中，洪漢玉很少休息，周末經(jīng)常加班，連春節(jié)也沒休息幾天就回到實驗室工作。 “我們受洪老師影響挺大的，每項任務(wù)都會超標(biāo)準(zhǔn)、提前完成?！?研究生王云飛說。

洪漢玉認(rèn)為，做科研不能有畏難情緒，要有尋根究底的探索精神?！皩W(xué)習(xí)是掌握別人總結(jié)的知識，科研是鉆研自己探索的未知。越是書上沒有的，越是前人沒有做過的，越是我們鉆研的方向。要堅持，不怕挫折，要搞得明明白白。”

目前，洪漢玉所負(fù)責(zé)的湖北航天圖像處理與目標(biāo)識別科研創(chuàng)新團(tuán)隊主要成員13人，全部具有博士學(xué)位，埋頭苦干，為的是讓氣動光學(xué)效應(yīng)校正方法的計算步驟更簡練，速度更快，最大程度節(jié)約飛行制造成本。

關(guān)鍵詞： 飛行器 眼科 視力