计算成像 · 维度突破

单曝光压缩成像——单次曝光,高维感知

单曝光压缩成像通过“光学编码+计算重构”的软硬件协同,单次曝光获取空间、光谱、时间等高维信息,突破传统光学局限,解决高维数据采集瓶颈。

光学编码
计算重构
计算成像

计算成像核心架构

发展动机
解决高维数据采集瓶颈

信息通量瓶颈

同时获取高空间分辨率、高光谱分辨率、高时间分辨率的数据,总信息量会急剧增加,远超传感器单次曝光所能记录的能力。

时间效率瓶颈

高维信息需要通过机械扫描来逐点、逐线、逐帧获取。

硬件复杂度与成本瓶颈

获取特定维度的信息通常需要复杂且昂贵的专用硬件。

成像原理
以单次曝光完成压缩采集,通过计算重构实现高维复原

在光传播过程中对高维信号(包含空间、光谱、时间等多维度信息)进行物理编码,并利用已有的低成本二维传感器进行单次曝光以实现压缩采集;随后,依托高效的重构算法,对压缩采集得到的低维观测信号进行精确的高维复原,最终从单次曝光中恢复出完整的高维数据立方体。该过程实现了 “光学编码 → 压缩采集 → 计算重构” 的闭环。

光学编码

利用空间光调制器、编码孔径或色散元件对高维光场进行调制,将高维信息嵌入到单次二维投影中。

单曝光压缩

基于标准CMOS/CCD传感器,单次曝光直接获取编码后的低维图像,实现百倍级压缩采集,大幅降低数据采集与传输负担。

计算重构

基于物理模型与正则化先验,通过迭代优化或神经网络从单帧测量中复原出高光谱/三维/超快信息。

三大核心技术
基于单曝光压缩成像的三大技术

单曝光压缩光谱成像

百通道高光谱视频级采集,单次曝光100兆有效像素。机载轻量化设计,无需惯导支持,实现“即飞即拍”的光谱遥感。

单曝光高速视频

捕捉瞬态过程,将高速动态场景编码于单次曝光中,计算重构出高帧率视频序列。适用于发动机摄影、化学过程及高速运动分析。

单曝光三维检测

芯片缺陷检测、电池盖帽检测、纳米压印检测等工业场景,单次曝光实现三维形貌重建及缺陷识别,提升产线效率与精度。

单曝光高光谱压缩成像 · 颠覆性对比

传统光谱成像:逐波段扫描/滤光轮,采集慢,数据量大,不适于动态场景,系统笨重。

单曝光压缩光谱:单帧获取百个连续光谱通道,采集速度提升百倍,系统轻量化,实现视频级光谱成像。

光学编码过程

传统光谱成像

计算重建过程

单曝光压缩光谱成像

应用场景
单曝光压缩成像技术赋能千行百业 — 从广域监测到微观检测,从环境科学到工业智造
农业

农林监测

水质

水质监测

半导体

半导体检测

工业分选

工业分选

医疗

医疗检测

高速成像

高速成像

自主国产化 · 全链条创新
从理论探索、光学设计、算法研发到样机研制及产业化

里程碑成果

  • 首次实现百通道高光谱视频级采集,单次曝光100通道同步采集
  • 每秒25亿像素处理能力,实时重建与拼接算法,采集到显示全流程实时
  • 研制机载轻量化高光谱相机,打破国外垄断,实现高光谱成像系统自主国产化
  • 构建广域目标物质图谱库,推动光谱行业技术升级
荣誉与奖项
  • 2026 种子独角兽企业
  • 2025 "高新技术企业"认证
  • 2025“中国光学工程学会科学技术奖”技术发明奖
  • 2025 浙江省科技厅“尖兵”项目
  • 2025 中国科创未来之星企业

理论探索 → 光学设计 → 算法研发 → 样机研制 → 产业化落地

全链条原始创新,单曝光压缩成像驱动多维视觉未来