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图像所吴成柯、李云松教授专访

发布日期:2018-03-27

成功源自坚持——西安电子科技大学图像所吴成柯、李云松教授专访
■ 记者 高巍巍
  从95年开始做卫星图像压缩,到03年承担嫦娥一号月图压缩任务,再到2010年完成嫦娥二号卫星CCD立体图像压缩系统研制,我校图像传输与处理研究所吴成柯、李云松教授带领着他们的团队在图像压缩研究领域奋斗了整整十五个春秋。2010年11月12日,本报记者有幸采访了吴成柯、李云松教授。从紧张到喜悦,讲坚持、谈声誉,且听他们与您分享立体图像压缩系统研制路上的收获和艰辛。现在,他们和他们的团队将又一次踏上嫦娥三号卫星有关分系统的研制征程,带着满腔热情,怀着坚持不懈的西电精神,一圆中华民族千年奔月梦。
  我们经历了一个由紧张到不安再到喜悦的全过程
       记 者:看到第一张实时压缩解压处理后的月面图像,您的心情如何?能否分享一下您在嫦娥二号立体相机首次开机测试现场的情形,以及虹湾月面区域进行首次成像测试激动人心的时刻?
  吴成柯:真正开机接收是10月24号凌晨1时22分。我和李云松教授23号晚上10点多就到了国家天文台地面应用系统运控中心。当时感觉大家都很紧张,还有人在打扑克牌试图缓解压力。到了11点多钟,大家就都安静下来了。12点半左右,密云、昆明检测站的实时数据就不断地在大屏幕上显示了。“密云报告,工作正常”,“昆明报告,工作正常”……现场不时传来监测站的情况汇报。地面副总指挥刘建忠不停地和各观测点通话。再到三分钟倒计时……一分钟倒计时,整个现场鸦雀无声,气氛紧张异常。1时22分,第一幅图像终于传回来了,就在那一刻,现场依然很安静,因为大家还是不能完全确定图像压缩传输会不会出什么问题。直到出了好几幅图像,月面图已清晰地出现在大屏幕时,不知是谁带了头,现场所有人不约而同地欢呼了起来,拥抱、握手庆贺、合影留念,整个运控中心顿时沸腾了。
  过了一会,探月工程副总设计师孙辉先就带着探月工程首席科学家欧阳自远、总设计师吴伟仁、副总指挥阴和俊、副总设计师张荣桥、地面应用系统总设计师李春来等向我们道贺。当听到欧阳自远院士说,西安电子科技大学做的图像压缩质量非常好时,我们真的很自豪。“来,我们一起照张相。”孙辉先副总设计师高兴地说。我和李云松代表我们西安电子科技大学项目组作为嫦娥二号研制队伍中的一员,能够在首幅高分辨率月面图像传输成功的现场与探月工程总设计师吴伟仁等领导合影并分享成功的喜悦,真可谓激动万分。那天晚上我们两人一整晚没睡,算是真正亲历了一个由紧张到不安再到喜悦的全过程。
  李云松:能否得到月面虹湾局部高分辨率影像图是嫦娥二号工程成功的重要标志。我和项目组主要研制人员雷杰副教授又于10月26日晚到国家天文台地面应用系统运控中心参加嫦娥二号卫星首次15公里轨道成像实验。10月27号凌晨4点钟左右,传回地面的虹湾地区图像非常清晰,这时大家才真正松了口气,我们的心也算是放下来了。
  在图像压缩领域,我们在嫦娥二号的研制成果是具有国际先进水平的
  记 者:CCD立体图像压缩系统在整个嫦娥二号工程当中起什么样的作用?该系统跟国内外同类系统相比先进程度如何?
  吴成柯:我们的图像压缩系统负责完成对嫦娥二号卫星拍得的月图进行实时压缩。地球和月球相距38万公里。距离远会使地面接收的信号信噪比很低,有效的数据传输速率也很低。与嫦娥一号卫星相比,嫦娥二号卫星这次拍到的月图的分辨率很高,数据量非常大,所以要想在一定时间内将全月图传回地面,就必须进行图像压缩。
  与美国2009年6月发射的月球勘测轨道飞行器(LRO)相比,我们在实现无损压缩的同时,还能做到压缩比可变。也就是说,在图像清晰度要求较低的情况下,可以选择高压缩比,如果对清晰度要求较高,则可以选用低压缩比。至于系统的技术先进水平,应该由同行专家来评定。如果要让我们来回答,我们的自评是:在卫星图像压缩领域,可以算是达到了国际先进水平。
  就国内而言,能从众多从事图像压缩的研究单位中脱颖而出,承担嫦娥二号工程任务,说明我们的团队还是受认可的。
  李云松:2008年,地面应用系统总设计师李春来研究员来我们团队进行调研,用他们带来的各类图像数据对我们研制的图像压缩方法进行现场评测。他们对我们系统的压缩性能很满意。李春来总设计师说:“我们比较了国内好几家在该领域做得较好的单位,你们是最好的。”所以嫦娥二号的压缩任务最终选择了我们团队。
  记 者:为了完成研制任务,您的团队做了哪些针对性的工作?
  李云松:跟嫦娥一号压缩任务相比,嫦娥二号压缩任务最明显的特点是要求对两台立体相机产生的高速数据进行实时压缩。如果对两台相机上的图像分别做压缩处理,会造成不必要的资源浪费,所以说如何利用一个系统实现对两台相机上图像的实时压缩是我们团队需要解决的第一个问题。
  另外,由于太空环境的辐照影响和传输误码影响,对系统的可靠性要求比较高。针对这一点,我们专门设计了高可靠性的电路,并提前做了大量论证。所以说,如何在保证图像质量的前提下节省资源,以及最大程度地提高系统的可靠性是此次任务的关键点。
  成功得益于一如既往的坚持和良好的声誉
  记 者:系统研制成功,有哪些经验可以分享,请谈谈您的体会?另外,您觉得系统的成功研制,对学校的科研发展有什么样的意义?
  吴成柯:我们团队经过努力,圆满完成嫦娥二号卫星图像压缩任务。从学校层面讲,这对于带动学校的学科建设是有一定意义的,尤其是对信源编码学术研究方向的带动。从“九五”到现在,前后有近十位老师,十几位博士参与了该项目的研究工作,参加项目的硕士就更多了。年轻教师通过这些国家重点工程科研实践,得到了很大提高,成长也更快。现在我们团队在李云松教授带领下已承担了图像信源编码领域的多个国家自然科学基金和国家重大专项等科研项目。团队的科研水平有了较大的提高,进一步推动了我校学科建设的发展。
  另外,图像压缩系统的成功研制对于我校及我们团队今后承担国家重大项目,尤其是航空航天领域重大项目很有帮助。现在国家对航空航天领域比较重视,我们这次取得的成果可以看成是一个新的亮点,扩大了我校在国内同行的影响力。
  能够顺利完成此次研制任务,我认为可以归结为以下几点:一是坚持不懈的努力。我们团队从95年开始做卫星图像压缩,到03年承担嫦娥一号图像压缩任务,再到2010年完成嫦娥二号卫星CCD立体图像压缩系统的研制任务,在这个领域至少坚持了十五年。所以说能取得成功首先得益于我们一如既往的坚持。二是团队建设。我们始终把团队建设放在第一位,注重年轻教师和学生的培养。保送到我们实验室上研究生的大四学生可以在本科学习期间就进入实验室学习,参与项目研究,尽早融入团队。三是注重合作。此次成功与外单位的合作支持是分不开的。我们团队坚持和同领域的科研院所保持紧密联系,并建立了良好的合作关系。四是紧跟国家需求。我们经常讲科研要为国家需求服务,当初我们选择这个方向,就是看中了它在航空航天及民用方面广泛的应用前景。
  李云松:就这个问题我来补充一点,良好的声誉也是我们取得成功的关键。从嫦娥一号到二号,我们跟随探月工程已有七年时间。之所以能够取得长期的合作,与我们团队的诚信是分不开的。在承接一个新项目之前,我们都要进行大量的调研,没有把握完成的项目我们是不会接的。项目协议一旦签订,我们就要尽全力去完成。声誉,对于每位老师,尤其是年轻老师非常重要,我们应该时刻把声誉放到第一位,不顾自身的能力和条件而不负责任的去争取项目,是极不可取的。
  从未动摇过,只想着怎样做到更好
  记 者:系统研制期间遇到过困难吗?您的团队是如何克服的?
  李云松:困难肯定有。记得在嫦娥一号任务快要完成,做大量测试的时候,我们发现系统偶尔会出现错误。我们团队花了整整二十天时间,熬夜查找问题,最后终于发现了导致该偶然错误的问题。到了嫦娥二号,有一次,由于对一个器件的应用条件分析不够,导致我们花费了十几天时间进行调试。
  记 者:您和您的团队动摇过吗?
  李云松:从来没有,我们始终想的是怎么样做得更好。到目前为止,我们承接的项目都是圆满完成的。
  记 者:您的团队是否还将继续参与嫦娥三号工程相关工作?
  李云松:对。嫦娥三号计划于2013年前后发射,着陆器要携带月球车在月球着陆,完成我国探月工程“绕、落、回”三大步目标中的第二步重大突破。我们团队将负责嫦娥三号卫星中多个相机图像压缩系统的研制工作。在嫦娥三号图像压缩系统中我们将在同一个硬件系统中实现对高分辨率静止月面图像及月球车所载五星红旗迎风飘扬的视频图像的实时压缩,这是一个新的挑战和创新。

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