洪漢玉：為高速飛行器“矯正視力”

符曉波　吳純新　陳思

清晨早起，不是去項目現(xiàn)場，就是去實驗室，接下來便是查閱文獻、指導學生……

對洪漢玉來說，即便把所有時間都用上，還是覺得時間不夠用，因此一刻都不敢耽誤?！白隹蒲行枰度氪罅繒r間，絕不能有歇一歇的想法?！彼f。

新年伊始，洪漢玉剛剛完成了高超飛行器國家某航天重大工程項目，他申請獲批的國家自然科學基金面上項目又正式啟動。于是，他帶領團隊馬不停蹄，再次投入研究。

洪漢玉是我國最早進行氣動光學效應校正工作的科研人員之一，從事高速飛行器成像探測氣動光學效應校正研究已有二十余年。期間，他在高超飛行器氣動光學效應校正領域提出的一系列研究方向和課題，連續(xù)6次獲得國家自然科學基金委員會的專項資助，并帶領團隊打破歐美發(fā)達國家在此領域長達50多年的技術封鎖。

近日，洪漢玉團隊的成果“圖像處理先進方法及產(chǎn)業(yè)化應用”獲得中國自動化學會科技進步獎一等獎。

高速飛行器在大氣層內(nèi)飛行時，其高速摩擦產(chǎn)生的高溫以及大氣中的湍流等會對飛行器平臺攜帶的成像探測、導航、制導等系統(tǒng)造成極大干擾，導致飛行器成像探測系統(tǒng)看不清、看不遠，出現(xiàn)成像模糊、抖動、偏移等問題，這一現(xiàn)象被稱為氣動光學效應。

“高速飛行器受氣動光學效應影響，就會得近視，即無法在復雜環(huán)境下完成精準搜索、定位，并傳回清晰畫面?！焙闈h玉說。

而洪漢玉團隊要做的，就是為已經(jīng)近視的高速飛行器“矯正視力”，提高高速飛行器在作業(yè)時的精準度和工作效率。

人近視了，配副眼鏡就能矯正視力，但要讓高速飛行器看得清、看得遠，可沒那么容易。這其中涉及控制氣動光學效應、校正氣動光學效應等諸多理論、方法和技術，還要在此基礎上研究、形成解決問題的創(chuàng)新思路和方法。

“關鍵技術只能靠自己，一切從零開始?！被貞浧?999年自己第一次參與我國航天氣動光學效應圖像數(shù)字校正理論研究任務，洪漢玉有感而發(fā)。那一年，洪漢玉師從我國航天制導領域著名專家張?zhí)煨颍谌A中科技大學圖像識別與人工智能研究所（以下簡稱圖像所）攻讀博士學位，而他主要的研究方向是三維重建。

張?zhí)煨蛩诘膱D像所當時正在攻克如何通過數(shù)字方法、用圖像處理技術解決高速飛行器看不見、看不清的問題。二十幾年前，我國在航天航空領域基于成像的相關應用研究才剛剛起步，美國、俄羅斯、日本等發(fā)達國家只公開相關民用圖像處理技術，涉及國防安全的資料無跡可尋，項目組摸索2年，進展緩慢。

張?zhí)煨蛱岢鲎寯?shù)學基礎好、編程能力強的洪漢玉緊急加入項目組，這意味著洪漢玉要放下手頭已研究多時、快要出成果的三維重建項目，重新進入相對陌生的領域?？僧敽闈h玉了解到該項目涉及我國國防安全急需解決的科研問題后，便一口答應改變方向，轉而研究高速飛行器氣動光學效應圖像處理技術。

當時的洪漢玉或許沒想到，這個決定徹底改變了人生軌跡，在這一領域，他一干就是20多年。

面對完全陌生的領域，洪漢玉心里沒底，但他臨危受命，只能硬著頭皮干。投入研究后，他開始不分晝夜地進行編程實驗，心里只有一個信念——“我非要做出來不可”。

功夫不負有心人，洪漢玉發(fā)揮數(shù)字建模優(yōu)勢，通過反復多次實驗，從湍流模糊圖像中將目標清晰復原出來，并以此證實高速飛行器氣動光學效應可以通過數(shù)字校正。從此，中國人掌握了這一核心技術。

這只是第一步。氣動光學效應圖像校正的困難在于，圖像退化程度隨著空間的變化而隨機變化，同時伴隨空變熱輻射效應及像素偏移等因素，變化機理十分復雜。

在研究中，洪漢玉發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外許多學者提出的算法對仿真湍流退化圖像復原有效，而對實際湍流退化圖像復原效果很差?！耙l(fā)成像退化的因素有很多，這些因素不可預知、不斷變化、錯綜復雜，必須探索圖像校正技術研發(fā)的新方向，研究能在整個飛行過程中可用的、自適應的有效校正方法。”他說。

于是，洪漢玉帶領團隊成員采用“化繁為簡、逐個擊破”思路，將復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)一復原”的概念。

從圖像角度思考，洪漢玉團隊及時轉變思路和方向，發(fā)現(xiàn)氣動光學效應與圖像特征變化緊密相關。據(jù)此，洪漢玉團隊提出全新校對方法——空變逐點校正方法，該方法基本解決了我國高速飛行器成像探測氣動光學效應圖像校正問題，提高了制導精度，相當于將高速飛行器的視力從0.3提高到0.8，且比原有方法的效率提高了20%。

不僅如此，洪漢玉介紹，由于高速飛行器對硬件有嚴格的限制，他的團隊研發(fā)的系列氣動光學效應校正算法，充分考慮到這些應用需求，可直接集成到現(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、使用方便。

目前，洪漢玉團隊的研究成果已應用于我國航天遙感探測領域，如高速飛行器對地觀測等，為我國航天遙感探測提供了關鍵的技術支持。

多年來，洪漢玉的很多科研成果都不能對外公開，更不能寫成文章發(fā)表。但洪漢玉對此卻并不在意，他總說：“一心一意做科研，就是一種享受，無需其他的肯定?！?/p>

隨著洪漢玉在圖像復原領域的成果得到國際認可，很多國家都邀請他出國搞科研，并給出豐厚的報酬，但他都一一婉拒了?！皣业男枨蟛攀强蒲姓嬲耐寥溃隹蒲斜仨氂肋h把國家利益放在第一位。我相信未來圖像復原領域的科研機會在中國，我們一定會比別人做得好?！彼f。

洪漢玉的這份自信，源于他擁有的一支年輕團隊。目前，洪漢玉所帶領的湖北航天圖像處理與目標識別科研創(chuàng)新團隊共13人，多數(shù)是“90后”。

認真是團隊成員對洪漢玉的一致評價。洪漢玉團隊成員李施陽說：“洪老師經(jīng)常講，要把一切問題都消滅在地面上，不能讓飛行器帶任何疑點上天?！痹诳蒲猩希闈h玉始終秉持這種信念，涉及到實驗操作，他對學生們要求非常嚴格，不允許有任何疏露。

在團隊成員眼中，洪漢玉是“鐵人”，幾乎不需要休息，“他周末經(jīng)常加班，就連春節(jié)也不怎么休息”?！拔覀兪芎槔蠋熡绊懲Υ蟮模宽椚蝿斩紩瑯藴?、提前完成。”洪漢玉團隊成員王云飛說。

洪漢玉認為，做科研不能有畏難情緒，要有尋根究底的探索精神?！皩W習是掌握別人總結的知識，科研是鉆研自己探索的未知。越是書本上沒有的、越是前人沒有做過的，越該是我們鉆研的方向。要堅持、不怕挫折，要把每個問題都搞得明明白白?！焙闈h玉說，未來他要帶領團隊成員繼續(xù)攀登科研高峰，讓我國的高速飛行器看得更遠、更清晰。