在中国科学院空天信息创新研究院的最新科研突破中，张泽研究员带领的团队成功研发出了一项革命性的成像技术——超采样成像技术。这项技术的核心在于首次实现了像素级别的“分割”，极大地提升了图像传感器的像素分辨率和成像质量。相关研究成果已在《激光与光子学评论》杂志上发表。
张泽研究员解释了超采样成像技术的原理。他指出，数字图像传感器的工作原理可以看作是光场的采样显像过程，类似于传统的胶卷。然而，根据奈奎斯特采样定律，图像传感器的像素分辨率一直是图像显示细节的极限。超采样成像技术则打破了这一限制，通过少数像素传感器实现了大规模像素显像的能力。
长期以来，数字图像传感器一直受到采样极限的困扰。尽管数字图像传感器已经取代了胶卷，但在像素尺寸、数量规模和响应均匀性上，仍远不及胶卷。当前的制造水平使得数字图像传感器的像素分辨率和成像质量难以大幅提升。而超采样成像技术则巧妙地绕过了这一限制，为突破像素分辨率提供了一条新的技术路径。这项技术具有强大的鲁棒性，能够在内部结构或外部环境改变时，仍然保持功能的稳定运行。
空天院科研团队在实现超采样成像技术的过程中，采用了稳态激光技术扫描数字图像传感器。通过稳态光场表达式和输出图像矩阵的关联关系，团队精确求解出了图像传感器像素内量子效率分布。当使用相机拍摄动态目标或移动相机拍摄静态场景时，利用这一量子效率和像素细分算法，即可突破原始像素分辨率，实现超采样成像。稳态激光技术是由该团队首创的锋芒稳态激光技术演化而来，具有极稳定的光场形式。
超采样成像技术的实际应用效果令人瞩目。目前，该技术已经能够将像素规模提高5×5倍，即利用1k×1k的芯片实现5k×5k像素分辨率的成像。随着标校精度的进一步提升，像素分辨率还有望继续提升。张泽研究员形象地比喻说，原有的像素就像一个方块，而超采样成像技术则可以将这个方块分割成25个小方块，相当于像素规模提升了25倍。
这项技术在成像领域具有广阔的应用前景。以红外图像传感器为例，市场化的成像芯片分辨率一般在2k×2k以下，而更高分辨率的成像芯片尚未有成熟的商用产品。然而，采用超采样成像技术，可以利用2k×2k芯片实现8k×8k以上的像素分辨率。这在光学遥感、安防等领域将发挥巨大的作用，推动成像技术的进一步发展。
目前，超采样成像技术已经在室内、室外对无人机、建筑、高铁、月亮等目标进行了成像试验，均显示了良好的技术鲁棒性。这一技术的成功研发，不仅为成像技术的发展注入了新的活力，也为相关领域的科学研究和技术应用提供了强有力的支持。
