从太空拍下地球 浙研偏振三维卫星载荷圆满完成使命

　　从太空拍摄地球的立体图像，总共需要几步？

　　不同于以往要多角度拍照后才能合成三维图像，如今有了新答案——

　　近日，由西安电子科技大学杭州研究院（以下简称“西电杭研院”）先进视觉研究所科研团队研发的全球首颗偏振三维成像载荷于完成了它的使命，告别了无垠的星空。在轨期间，它从高维视角，为地球拍下了1700多幅偏振图像。

　　相比传统为地球拍三维图像需要“多次合一”的方式，偏振三维成像相机载荷搭载于只需要在单一视角下拍摄，再利用其中人眼看不到的偏振数据带入到计算模型当中，就可以实现更加精准、高效的三维成像。

搭载东海一号卫星上天的偏振三维成像载荷

　　三维成像记录，开启观测新维度

　　“我们的载荷就像是为地球戴上了‘3D眼镜’！” 西电杭研院先进视觉研究所副所长、邵晓鹏PI团队副研究员李轩激动地告诉记者，系统可以通过捕获地表物体反射光的偏振度及偏振角度等物理信息，来获取物体三维轮廓。

　　以往，卫星都是通过立体交汇的方式，先进行遥感成像，再将不同角度的照片合成一张三维图像。李轩说：“一般是4到5张图才能高精度的三维成像，我们只需要拍一张就可以了，属于快速高精度的立体重构。”

　　载荷在2022年8月9日搭载东海一号卫星上天，在约21155小时的在轨飞行时光里，它仿佛一位不知疲倦的星际使者，拍摄了1735幅偏振图像，从高维视角细致记录着地球的壮美。

珠江建筑群

罗布泊沙漠

　　喜马拉雅山脉、秦岭、罗布泊、珠江、霞云岭、中国台湾周围南海……无论是壮阔的山川湖海，还是恢弘的人文建筑群，都被它忠实记录、一一编码，展现出地球不同地貌、不同区域的丰富细节与特征，为人类探索地球奥秘提供了独特视角。

　　国际领先水平，赋能未来多领域

　　“作为全球首颗偏振三维成像载荷，专家对我们的评价是‘国际领先水平’！”李轩非常自信，作为计算成像领域的重要分支，偏振三维成像技术在未来极具潜在的应用价值，在手机摄影、工业检测、智慧医疗、智慧驾驶、资源勘探、应急减灾等领域都有望发挥重要作用。

　　例如，在资源勘探领域，科研团队通过载荷为地形测绘领域提供了高精度、高效率的新型测绘手段。“这能够提升我国在地理信息获取方面的能力，为城市规划、国土资源管理等工作提供了更精准的数据支持。”李轩说。

北京野三坡区域三维成像

喜马拉雅山脉区域三维成像

　　除此之外，在应急减灾方面，科研团队利用在轨卫星，能够迅速获取受灾区域高分辨率偏振特征图像和三维轮廓，及时估测土方量信息。这一方式如同为救援人员送上了一双“透视眼镜”，能够帮助他们精准监测灾害发展态势，为应急救援决策提供关键依据，有效减少灾害损失，守护人民生命财产安全。

　　李轩表示，在轨测试结果表明，该载荷能够大幅提升遥感三维探测的精度和效率，能使空间遥感探测能够获取更丰富、更准确的信息，为我国的立体测绘、灾害评估等工作提供了强有力的技术支持。

十渡附近山脉三维轮廓及土方量估测

　　助力深空探测，立体成像值得期待

　　在中国航天发射中，也有着偏振三维成像相机载荷的身影。

　　“我们对火箭起飞那一刻做视频采集，然后就能快速地将火箭的姿态计算出来，为整个发射的安全性，包括下一次的发射任务提供支撑。”李轩说。

　　如今，偏振三维成像相机载荷已经圆满完成使命，它标志着我国在星载对地目标的被动偏振三维成像领域实现了从无到有的突破，计算成像技术在空间应用研究取得了关键进展。

　　李轩表示，下一步，偏振三维成像相机载荷要解决深空探测的问题。地外星体的探测、取样与返回，是人类待突破的难题，中国正聚焦于行星探测。接下来，偏振三维成像相机载荷或将搭载在国家航天重大任务中，助力我国在深空探索、航天技术发展。