微信地球變臉 北理工助力中國氣象衛(wèi)星明辨“風(fēng)起云涌”

9月26日17時(shí)，微信啟動(dòng)畫面6年來首次變臉，畫面背景首次由經(jīng)典的“藍(lán)色彈珠”換為風(fēng)云四號拍攝的衛(wèi)星云圖 。從非洲大陸視角到地球上的中國，在這背后也有著北理工的一份堅(jiān)持與付出 。
       2016年12月11日，風(fēng)云四號氣象衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，這是世界上第一顆靜止軌道氣象衛(wèi)星，衛(wèi)星綜合技術(shù)性能國際領(lǐng)先！衛(wèi)星搭載多通道掃描毫米波太赫茲成像儀載荷，最高工作頻率425GHz。2017年9月25日，風(fēng)云四號正式交付用戶投入使用。北京理工大學(xué)毫米波與太赫茲技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室?guī)熒鷧⑴c了風(fēng)云四號的研制過程中的相關(guān)工作。攻克了一系列關(guān)鍵技術(shù)，取得卓有成效的結(jié)果。
       精度提高 有效載荷減小
       北理工博士生導(dǎo)師胡偉東承擔(dān)的科研項(xiàng)目“風(fēng)云四號氣象衛(wèi)星遙感分辨率增強(qiáng)技術(shù)” 可將衛(wèi)星遙感地面分辨率從70km提高到38km。應(yīng)用該技術(shù)，大氣遙感輻射計(jì)的可展開天線的口徑可從5米縮減為3米，大大減小有效載荷的體積和重量。此項(xiàng)技術(shù)打破歐空局壟斷，為我國節(jié)約大量資金，此前， 歐空局給我國氣象局報(bào)價(jià)為500萬歐元。
       仿真評估 提前預(yù)防形變
       風(fēng)云四號衛(wèi)星采用大口徑反射面天線，體積比較龐大、容易受重力、溫度、風(fēng)荷和表面加工誤差等因素的影響， 使反射面表面發(fā)生形變，從而影響遙感圖像的精度。
       北理工太赫茲遙感團(tuán)隊(duì)結(jié)合設(shè)備參數(shù)，搭建風(fēng)云四號毫米波太赫茲成像儀的系統(tǒng)仿真與評估平臺，建模分析空間環(huán)境或天線形變等因素導(dǎo)致遙感圖像變化的趨勢和量化特征。保證系統(tǒng)的最佳工作狀態(tài)，同時(shí)為系統(tǒng)定標(biāo)和載荷故障定位及運(yùn)行保障提供依據(jù)。
       深度學(xué)習(xí) 改進(jìn)圖像處理
       國內(nèi)首次將深度學(xué)習(xí)方法應(yīng)用于風(fēng)云衛(wèi)星實(shí)測圖像處理，信噪比提高5dB。風(fēng)云四號氣象衛(wèi)星的多通道掃描成像儀的工作頻段包括了118GHz、183GHz、380GHz、425GHz, 可以獲取大氣溫度、濕度及成像信息。然而微波輻射計(jì)由于受到天線尺寸的限制，其固有的空間分辨率較低，限制了更為廣泛的應(yīng)用。
       北理工太赫茲遙感團(tuán)隊(duì)通過深度學(xué)習(xí)技術(shù)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的思想來訓(xùn)練卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）對風(fēng)云衛(wèi)星圖像進(jìn)行復(fù)原，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本方法能夠取得很好的圖像復(fù)原效果，峰值信噪比提升3-5dB,此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)云四號衛(wèi)星遙感圖像處理，可以大大提高天氣預(yù)報(bào)的精度。
       太赫茲遙感團(tuán)隊(duì)獲教育部111引智計(jì)劃支持
       在龍騰教授主持的教育部111引智計(jì)劃新體制雷達(dá)研究項(xiàng)目和呂昕教授主持的國家自然基金重大儀器項(xiàng)目支持下 ，荷蘭代爾夫特理工大學(xué)教授、俄羅斯外籍院士、IEEE Fellow, Leo Ligthart被聘為北理工兼職教授，大大推進(jìn)了中國在太赫茲遙感技術(shù)領(lǐng)域的研究。
       微信啟動(dòng)頁“變臉”的背后，是千千萬萬科研工作者的努力和堅(jiān)持，北京理工大學(xué)太赫茲遙感團(tuán)隊(duì)為之作出了自己的貢獻(xiàn)。

       （來源：人民網(wǎng)-科技頻道）