在历史洪流中激起朵朵浪花

胡 敬

人的一生就是这样，先把人生变成一个科学的梦，然后再把梦变为现实。若能做一朵小小的浪花，呼啸加入献身者的滚滚洪流中，推动历史向前发展，才是人生中最值得骄傲和自豪的事情。这便是当代科研人的写照！

研究团队获得北京市科学技术进步奖

岁月更迭，历史的车轮滚滚向前，多少年来，无数科研人在为国家的发展默默奉献着。在中国北京，有这样一个科学实验室，他们瞄准国家/国防重大需求和学术前沿，结合工业信息化和军民融合建设的需要，以促进光电行业建设和发展需求为目标，凝聚学科发展特色，发展新概念光电成像理论、技术与系统，为建设国内光电成像技术领域及国家/国防重大重点科研及高层次人才培养贡献着力量，它就是北京理工大学“光电成像技术与系统教育部重点实验室”。

该实验室于2008年2月批准立项，2011年9月9日通过教育部科技司组织的专家项目验收，2017年通过教育部信息领域重点实验室的评估。目前重点实验室第二届学术委员会主任为姜会林院士，实验室首席科学家为周立伟院士，主任为金伟其教授。正式运行9年多来，实验室取得了诸多优秀的科研成果。

科技兴国、科研报国，他们一直以此作为己任，不断前行着。

面向国家需求和学科发展前沿方向攻关

在国家需求面前，总有科研人不断奋斗的身影。当科研团队共同面对国家重大需求时，每个人身上都迸发出一种强烈的使命感和责任感，正是这种使命感和责任感把大家凝聚在一起，为团队发展注入了力量。

自立项建设以来，北京理工大学“光电成像技术与系统教育部重点实验室”就将前沿研究方向作为切入点，承担了国家重大专项、国家原“973”计划和国家原“863”计划、科技支撑计划、国家重点研发计划、国家自然科学基金重大科学仪器专项、国家自然科学基金重点/面上项目、北京市科委科技计划等一系列项目，在国家科技和国防装备发展等领域发挥了重要的作用，取得了大批达到了国际先进、国内领先水平的研究成果，部分成果达到了国际领先水平。

新型极微弱、宽波段光电探测成像理论、技术与系统

该研究方向主要研究极微弱光照、从紫外到红外及太赫兹波段的新型光电成像理论、技术与系统，侧重新成像模式及其理论、关键技术、模拟仿真与测试评价、系统应用等关键环节，建成国内特种光电成像技术研究基地。

微光夜视和热成像彩色融合的彩色夜视技术是20世纪80年代末美军基于人眼彩色视觉特性提出的夜视技术概念，旨在未来战争中继续保持夜战的优势地位。研究团队于20世纪90年代初在国内率先开展彩色夜视理论、关键技术和系统方法研究，并通过与研究所和企业的协作创新，在2013年实现了彩色夜视技术在我国新型武器装备上的首次批量应用，并开始彩色夜视技术的质量评价与标准化技术研究，对于促进新型彩色夜视技术的装备应用发挥了重要的作用，达到国际先进水平，多款装备彩色夜视技术的新型武器装备参加了2019年国庆70周年北京阅兵典礼。

在宽波段红外、紫外探测成像理论、技术与系统方面，研究突破了微扫描亚像元热成像、热成像数字细节增强、偏振热成像及高动态范围热成像等关键技术，达到国际先进和国内领先水平，研究成果“光学微扫描显微热成像系统理论与技术研究”荣获省部级技术发明奖二等奖，“基于非制冷IRFPA的工业气体泄漏热成像检测技术”正与工业部门联合实现产品转化，对于减小我国工业气体泄漏危害具有实际作用。

面对航天遥感、公共安全和数字农业等领域的不同需求，研制了200nm、公共安全谱段的高分辨率紫外傅立叶变换成像光谱仪，在我国物证检测与鉴定领域中得到初步应用；研制了可见光到近红外波段的快照式多光谱成像仪、水下多光谱成像仪等，用于海洋背景目标光谱特性测量、海洋背景目标隐身与识别技术研究；针对社会急需研制了危险气体泄漏热成像检测仪及显微热成像检测仪；针对重要领域和公共安全条件下的应急通信需求，研究了紫外应急保密通信技术，实现了应用转化。研究成果多次荣获省部级科学技术奖二等奖和三等奖。

周立伟院士（左一）在实验室指导工作

新型高分辨光学系统设计、制造与检测

该研究方向主要研究紫外到红外的高分辨成像光学系统设计理论、仿真建模、制造和系统集成和光电检测技术，侧重新型成像光学系统及其高精度检测等关键技与系统研发，建成了国内新型高分辨光学系统设计、制造与检测技术研究基地。

光学系统设计与检测在国内具有重要的地位，在航天和军民用等领域都有国际水平的系统设计。在新型高分辨光学系统，非球面、自由曲面设计、加工与检测，新型成像检测原理与仪器化，微纳光学器件等方面取得了一系列达到国际先进水平的研究成果，推动了行业的技术进步。

在高分辨极紫外光刻（EUVL）系统光学协同设计及像质检测技术中，他们研究了EUVL物镜“分组设计和渐进性优化”方法，获得多种结构的EUVL物镜设计，突破了国外的技术壁垒。在EUVL光刻机照明系统光学设计方法研究中，建立了逆向设计法，实现与不同NA、不同技术节点物镜相匹配的自主照明设计，创新设计的离轴三反自由曲面照明系统，可实现多种离轴照明分辨率增强技术，提高EUVL能量利用率。在极紫外光刻物镜像质在线检测技术研发中，突破了国际专利壁垒，实现了我国自主知识产权的EUVL光学系统设计，为我国实施22-7nm EUVL样机及可持续发展奠定了技术基础。

在激光差动共焦成像/检测技术及仪器研发方面，团队发明并研制成功了具有鲜明特色的激光差动共焦超大曲率半径和超长焦距测量新原理仪器，精度指标处于国际领先地位，解决了制约多项国家重大专项中极紫外光刻机物镜大曲率半径、激光核聚变系统超长焦距高精度测量等国际性难题。团队发明并研制了具有鲜明特色的差动共焦干涉新仪器，在国际上首次实现了光学元件高精度综合测量，仪器指标处于国际领先地位，发明并研制了国际首台图谱显微高分辨远场成像新原理仪器。研制仪器解决了长期制约国家重大专项中激光核聚变靶丸内轮廓等参数高精度、非接触测量的一些难题。研究成果获得了国家技术发明奖二等奖，国防技术发明奖一等奖等。

新型计算成像及显示理论、技术与系统

该研究方向主要研究新型的光学计算成像基础理论，仿生、散射和关联成像及显示技术与系统，多光谱、高光谱和超光谱计算成像及显示技术与系统，侧重前沿计算成像与现代显示理论、关键技术和系统应用等关键环节，建成国内前沿的计算成像技术研究基地，为国防、遥感和光电对抗等领域应用奠定理论和技术基础。

如今，我们身处在信息时代，获取图像信息是人类文明生存和发展的基本需要。据统计，虽然通过人眼获得的信息在80%以上，但由于视觉性能的限制，通过直接观察得到的图像信息是有限的，所以进行光电成像技术研究是目前发展的大势所趋。

实验室在这一方向研究展开了一系列探索，并取得了许多突出研究成果。交互式显示关键技术及应用就是其代表性科研成果之一。众所周知，实现针对特定应用的新型人机互动，是人—机—物三元信息系统的核心关键技术之一，将显示与交互作为一个整体进行分析研究是技术发展的必然趋势。团队历经近十年深入系统的研究，开展了一系列以构建实际应用系统为目标、以解决国际前沿的共性技术难题为核心的研究工作，共获授权发明专利43项、软件著作权30项，在国际著名学术期刊发表论文79篇，得到国际同行高度认可，多次应邀在IEEE、SPIE等国际会议作特邀报告。实验室在技术发明、软件开发、系统集成与应用示范等方面取得了显著的研究成果，形成了具有自主知识产权的系列核心关键技术，成功应用于上海世博会、中国科技馆、中国人民革命军事博物馆、中国人民解放军总医院等相关研究所和相关公司的数十个实际项目中，产生了显著的经济效益和社会效益，同时有力地推动了光电显示、人机交互、计算机视觉等学科方向的融合、发展和应用。科研成果“交互式显示关键技术及应用”荣获2017年度国家技术发明奖二等奖，“虚拟现实与增强现实头戴显示关键技术及应用”荣获2019年度北京市技术发明奖特等奖。

许廷发教授（前排左一）在北京理工大学重庆创新中心演示光谱计算器件

此外，在无人机高稳成像与认知传输系统研制中，团队突破了多模式大角度旋转下实时电子稳像关键技术，达到旋转角度15度，突破了100Hz的高频振动电子稳像技术，为复杂环境下应用奠定了技术基础。关键技术和装置将对京津冀地区经济、社会、科技发展产生巨大的社会效益，带来丰厚的经济效益。

微纳光学与医学成像

该方向根据学科在前沿微纳光学与医工融合发展凝结整合的研究方向，主要研究先进微纳光学理论、器件与方法，全息存储，生物医学光子学及医学成像等光电成像前沿交叉学科，特别是结合学校新体制的医工融合研究院，促进手术增强现实导航与渲染融合等技术的发展与应用。

在医学图像处理和手术导航方面，团队取得了内窥镜手术增强现实导航、主动脉术中导航、基于CT影像配准的肝脏消融手术术后自动评估、基于三视成像光学相干断层扫描的术中血管评估等的关键技术的突破，研发了多款手术导航仪，通过多家三甲医院的临床试用，证明了该方法和仪器的有效性，获得多项学会科技奖。

在复合动态可调的超颖表面、基于超颖表面的宽带多平面全息复用、新型全息光存储方法、全息图快速编码及噪声抑制方法、扭曲石墨烯纳米带局域等离子体共振及动态波前调制器、光束的大角度离轴准直出射、基于超颖表面的三维涡旋光束阵列等方面，团队取得了理论与关键技术研究进展，在顶级学术刊物上发表了一系列具有影响力的论文。

新型高性能激光器与激光成像雷达

光电成像技术与系统教育部重点实验室举办学术委员会会议

该研究方向主要聚焦用于激光成像探测的高性能激光器件与技术、单频稳频激光器件与技术、相干探测技术、新型激光雷达探测系统、激光成像雷达理论、技术与系统，侧重新型高性能激光技术、激光雷达探测关键技术、激光雷达系统应用等关键环节，建成国内适用于激光雷达系统的激光技术研究、应用和高层次人才培养的基地。

研究的大能量单频脉冲激光器的性能指标达到国际先进水平，成功应用于激光雷达。激光雷达理论和关键技术研究取得重要的突破，研制的相干激光测风雷达值守在国家气象局进行长期的测量。研制的机载和车载激光雷达系统用于雪场场景数据采集，可用于运动员模拟训练平台建设，制作的VR场景可为运动员提供视觉上的模拟环境，同时反演获得的雪质信息可为运动员提供多样场地。后续可望用于奥运雪场的点云数据采集，采集到的数据将用于制作VR场景，为运动员提供模拟训练中视觉上的支持。

针对爆炸危险品、化学危险品和生物危险品的实时快速检测需要，团队开展了基于LIBS-Raman光谱融合探测的危险物检测识别方法，生物医疗诊疗激光诱导击穿光谱和拉曼光谱的光谱方法研究，取得了重要的方法和技术进展，有效提高了检测效率和识别准确率。

硬件实力与团队实力兼备

科研成果的取得，离不开科研人才的支撑，他们是科研的中坚力量，他们可以给予团队活力，能够更好地推进科学研究。北京理工大学“光电成像技术与系统教育部重点实验室”就拥有一支极富创造力与科研热情的研究队伍。

实验室队伍以中国工程院院士周立伟教授为首，目前已经发展壮大到73人，全部科研人员均拥有博士学位，40岁以下研究骨干比例占60%以上。其中中国工程院院士1人，“长江学者”特聘教授3人，国家杰出青年基金获得者2人，国家优秀青年科学基金获得者3人，人事部新世纪百千万人才工程国家级入选者2人，国防科技工业511人才工程入选者1人，教育部跨世纪/新世纪优秀人才11人，国家万人计划科技创新领军人才1人、百千万工程领军人才1人、青年拔尖人才1人，长江学者创新团队1个；教授32人，副教授27人，博士生导师29人。

除此之外，实验室重点实验室还从国内外引进了多名教学和科研骨干，从知名大学、研究机构、企业和科技公司聘请了一批专家担任兼职博导和教授，共同为实验室的科学研究贡献着自己的力量。

科研人才之外，硬件设施也是科学研究必不可少的因素。为了能够更好地进行科学研究，北京理工大学“光电成像技术与系统教育部重点实验室”先后新增了制冷中波红外焦平面探测器组件、显微计算成像的Nikon Ni-U科研级显微镜主体、多核高速DSP机器视觉开发系统、短波红外光谱仪等新仪器设备共计30多台（套），目前已经拥有了包括SPM60-2SL镜片研磨机、等离子体化学沉积系统（PECVD）、FS50形貌测量仪、准分子激光器在内的各种仪器设备。

除此之外，他们还研制了国内首台高空间分辨激光差动共焦拉曼光谱仪、高精度稳像设备等多种新型仪器设备，并对传统的成像光谱仪、紫外光谱仪进行了升级改造，新建了光电成像仿真与遥感应用实验平台、特种光电成像探测器实验平台、高分辨率拉曼实验平台、高分辨率光刻成像检测实验平台等，为科学研究提供了良好的硬件条件。

重视学科发展与人才培养

学科是学校建设的基础，人才是科学研究的第一发展力，也是第一创新力。多年来，北京理工大学“光电成像技术与系统教育部重点实验室”始终秉承这一原则，在人才培养的道路上勇担职责、不负使命。

目前，重点实验室主要依托国家重点一级学科“光学工程”，并联合部分部级重点一级学科“仪器科学与技术”和国家重点二级学科“物理电子学”共同发展学科优势。2016年，整合学院各学科优势的“光电成像技术”方向被工业和信息化部列为北京理工大学国家重点一级学科，而“光学工程”重点建设的研究方向，也是工信部“十三五”期间重点投资建设的特色方向。

近年来，北京理工大学陆续成立的“先进结构技术研究院”“地面武器研究院”“前沿交叉科学研究院”等平台，也为学科和重点实验室发展交叉和新兴学科提供了舞台。

在人才培养方面，通过国际工程教育专业认证、卓越工程师、专业实践教学等建设过程的不断完善，实验室通过与中国电子科技集团、公安部第一研究所、中航科技集团等研究单位和企业合作建立了本科生实训基地及研究生联合培养基地，强强结合，优势互补，不仅加强了人才培养的质量和与实际结合的力度，而且促进了青年教师与行业龙头骨干企业的联系，增进了科研合作。

同时，实验室积极将学科前沿、科研成果转化为教学资源，建设了国家级虚拟仿真教学实验平台及工信部实验教学示范中心，建立了“大学生光电创新基地”，为大学生提前参与科学技术研究提供了舞台。一些特色专业课程的配套实验均由实验室结合科研经验设计开发，拓宽了学生知识面，培养了学生独立思考和动手能力，同时也对提高专业课程教学质量起到了很大的促进作用。

“走出去”：加强交流与合作

在《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010中长期教育年）》中，我国已经比较明确地提出了高等教育加强国际交流与合作的任务，这也是国家教育改革的重要方向。在国家政策的指引下，北京理工大学“光电成像技术与系统教育部重点实验室”十分重视国际交流与合作。

实验室依托挂靠北京理工大学光电学院的中国光学学会光电技术专业委员会、中国仪器仪表学会光机电技术与系统集成分会等学术机构，与中国工程光学的联办协议及专家个人形式组织参与承办了一系列国际和国内学术会议，主要教授在国际主流学术会议上担任主席或应邀作主题、特邀报告，与美国亚利桑纳大学、罗彻斯特大学、加州大学伯克利分校、约翰霍普金斯大学等知名高校和研究单位建立了实质性合作关系，应邀在对方学校作讲座报告，互派学者和学生交流，举办专题学术论坛，聚焦关注前沿的科学问题，并建立了多个国际联合实验室。

除此之外，重点实验室还贯彻“开放、流动、联合、竞争”的方针，创造良好的科研条件与学术氛围，凝聚优秀青年学者共同研究，联合攻关。实验室一直设立开放基金制度，订立开放基金管理条例，从学校支持的运行费中设立开放基金，提供国内相关高校、跨学院、跨学科和跨实验室的教师自由申报，并特别向青年教师倾斜，促进了各学校科研学者之间的合作与交流。

正视问题，不断砥砺前行

不断发现问题，才能更好地发展前行。对于运行9年的北京理工大学“光电成像技术与系统教育部重点实验室”而言，他们未来要走的路还很长。

在北京理工大学“光电成像技术与系统教育部重点实验室”主任金伟其看来，目前，实验室发展仍存在一些不足，青年领军人物的培养和引进仍存在差距，现有人才的科研积极性调动不足，使得团队在光电成像技术的一些前沿或交叉方向的开拓和深入不够；对国家/国防重大需求的研究策划有欠缺，使得团队牵头的大项目数量仍然偏少；科研项目及其成果转化不少，但参加评奖积极性不高，造成高水平获奖项目偏少。

教师指导学生科研实验

针对这些问题，今后5年，重点实验室仍将坚持实验室的定位，瞄准国家国防重大需求和学术前沿，结合工业化与信息化建设需要，为研究新型光电成像的基础理论和关键技术，发展新型光电成像系统及其应用，建设国内光电成像技术领域，承担国家、国防重大重点科研及培养学科高层次人才而不断前行。

除此之外，重点实验室将在国家重点学科“光学工程”的基础上，进一步集中相关学科的优势方向，发展壮大实验室的科研能力，调整拓展研究方向，并结合学校“双一流”建设计划和卓越工程师教育培养计划，在高水平科研和高层次人才培养方面做出更大的成绩，充分发挥科研基地和专业人才培养基地的作用。

科研的旅程永远没有终点。既然选择了远方，便只顾风雨兼程。未来，北京理工大学“光电成像技术与系统教育部重点实验室”还将继续在国家科研历史上，书写新的篇章！