炼就遥感成像的“火眼金睛”

人物小传

李树涛，1972年生，辽宁凌海人。湖南大学党委常委、副校长兼机器人学院院长，国家自然科学基金委创新群体负责人。长期从事智能融合感知领域的研究工作，获国家自然科学奖二等奖2项、国家科技进步奖二等奖2项、国家级教学成果奖二等奖1项。

太空中一颗颗人造卫星包围着地球，织成了一张覆盖全球的“天网”，大到山丘、河流，小到村居、街道，都可以清晰观测。在过去，受制于单位时间内空间与光谱信息的采样极限，遥感成像一直难以获取高空间分辨率的高光谱图像。

湖南大学教授李树涛（见图右四，蒋乾坤摄）带领团队攻克多模图像融合与高分辨率高光谱成像等关键技术难题，为推动我国遥感成像技术发展作出重要贡献。

强化技术攻关，获取物质精细光谱

“高分辨率高光谱成像与识别，就像炼就‘火眼金睛’一般，能够获取物质的精细光谱‘指纹’，进而精准识别物体材质与成分。”李树涛说。1998年，我国高分辨率成像技术研究还没有起步，当时在湖南大学攻读博士学位的李树涛，对此产生了浓厚兴趣。

在国外从事博士后研究期间，李树涛敏锐地意识到，多源图像融合理论方法在遥感对地观测领域具有重要的应用价值，能有效满足国防安全、环境监测、农业管理等领域的需求。

方向虽然明确，但突破之路却很艰难。受制于单位时间内空间与光谱信息的采样极限，过去的遥感成像手段难以获取高空间分辨率的高光谱图像。通俗来说，想看清物体的空间大小和形状，就难以看清物体具体的材质；想看清材质，就会牺牲空间大小和形状。

回国后，李树涛展开了科研攻关。从实验室开展仿真实验再到卫星上进行试验验证，他和团队经过上百次反复的尝试和试验，终于发现了时间—空间—光谱的耦合成像机理，采用普通的高光谱和多光谱传感器，能实现高分辨率高光谱成像。

李树涛介绍，“一般人眼看到的是红绿蓝3个颜色，而高光谱图像包含几十甚至数百个光谱波段，如果能够实现对其精准、高效的探测，就可以通过几百个特征对应分析到具体材质。”从最开始关注多源图像信息融合到高分成像技术的突破，李树涛用了整整11年。“每次做现场试验，我都要带领团队往返于实验室和测试现场，不断调整参数、完善技术方案，以达到更好的效果。”

推动广泛应用，成果覆盖多个领域

湿地被称为“地球之肾”，对湿地资源实施精确监测，能够显著提升环境和生物多样性保护工作的质效。传统湿地监测方法大多依赖于人工采样和实验室分析，过程繁琐且耗时，难以实现对湿地环境的全面、连续监测。

在此情况下，李树涛的课题组通过高光谱探测技术，精准识别湿地互花米草、碱蓬等40余种不同类型植被的分布状况和生长趋势，识别精度达到了95%以上。

此外，通过光谱定量反演技术测量湿地水体含氮量、含磷量等关键指标，团队实现了对黄河口等湿地生态环境的全面掌控和持续监测。随着水流变化，实验室大屏幕上的数据与颜色逐渐变化，实验人员便可利用高光谱成像技术，监测水体微量元素的含量等，从而判断水质是否被污染。

“如今，相关技术已经应用到环境保护、资源调查等重要领域，取得了良好的社会和经济效益。”李树涛介绍，团队成功研发了多模融合高分辨高光谱视频成像与图像智能识别系统，在海洋灾害监测领域，在对溢油类型、油膜厚度及赤潮生物量的识别反演上取得了突破性进展，识别时间从分钟级提升至秒级，精度从72.3%提升至95.8%。

“除了湿地和海洋监测，我们的技术在精准农业、医疗诊断等领域也发挥了重要作用。”李树涛举例说，在精准农业领域，高光谱成像与识别技术被应用于作物生长监测、病虫害检测、土壤肥力评估等，实现精准施肥和病虫害防治。在医学领域，利用此成像技术，也能够清楚有效地辨别药品成分、检测药品真假。

培养技术人才，服务国家企业需要

“我希望我的学生，不仅具备独立思考的能力和创新精神，而且能将掌握的技能与国家和企业实际需要紧密结合。”在李树涛看来，湖南大学岳麓书院“传道济民，经世致用”的教育理念充分展现了教书育人的内涵。

“未来的科学研究需要既懂技术又懂应用的复合型人才。”李树涛深知，推动科学研究的前沿突破和服务国家战略目标，不仅需要个人努力，更离不开广泛、深入的协同攻关。

在国家自然科学基金创新群体项目、国家重点研发计划等的支持下，李树涛组建了一支多学科交叉的研究团队，成员来自控制科学、电子信息、光学工程、遥感科学、计算机等不同学科背景。通过紧密合作，他们在基础研究、技术攻关、工程转化等多环节取得了重要成果。

从教以来，李树涛培养了100多名研究生，其中不少已经成长为所在单位的学术带头人和科研骨干。“学生的成长比老师的成果更重要。”李树涛说，希望帮助更多学生走上大舞台，为加快实现高水平科技自立自强贡献更多力量。