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刘其真、何永保:多学科联合攻关——光学-计算机混合功率谱特征采集系统的研制

2014.12.12

刘其真   何永保

20 世纪 70 年代末,美国等科技发达国家推出一种光学/计算机混合功率谱特征采集系统,这种系统兼有光学图像处理的快速(以光速进行)、二维并行处理的优势和计算机图像处理的灵活、可编程、高精度的优势,受到图像图形科技工作者的重视,国内北京某大学、南京某科研单位等先后从美国进口了这种系统。

1980 年前后,复旦大学计算机科学系何永保等老师了解到这一学术动态后,联合物理系贾玉润、赵焕卿、复旦 “四一工厂” 集成电路车间杜元成等老师,决心利用复旦大学的光学、电子、集成电路设计与制造以及计算机科学与技术等多学科的联合优势,自行研制具有中国自己独立知识产权的光学/计算机混合功率谱特征采集系统,这一研究课题获得国家科委攻关项目和国家自然科学基金的资助。该项目的总负责人是何永保老师。

1982 年,复旦大学 “四一工厂” 集成电路车间根据光学系的设计要求,很快研制出该系统的关键器件——64 单元楔-环阵列光电探测器,见 1982 年 9 月< 光学学报> 第 2 卷第 5 期。课题组根据科研需要,决定由物理系和计算机科学系分别采用不同方案研制一套光学--计算机混合功率谱特征采集系统,物理系的方案是单路放大器循环放大采样,由夏绍丰老师具体负责研制;计算机科学系的方案采用 64 路放大器同时放大采样,以便对 64 单元楔-环阵列光电探测器各单元的光电转换参数进行一对一的修正,由刘其真老师具体负责研制。其中光学分系统由贾玉润老师指导研制。

计算机科学系课题组的同志们克服不熟悉光学知识和光学器件的困难,边干边学,在贾玉润老师的指导下,自己动手,搭建起一个由 He-Ne 激光器及一系列光学变换透镜组成的光学傅里叶变换装置,可以把底片上的一幅图像变换成光学傅里叶功率谱,并投射到 64 单元楔-环阵列光电探测器上。64 单元楔-环阵列光电探测器输出的图像光学功率谱模拟量电信号,经过放大和采集控制器,再经过 A/D 转换后,被输入计算机进行分析处理。

起初所用的计算机为计算机科学系的镇系之宝—719 数字电子计算机,控制和处理程序用穿孔磁带输入计算机。后来使用刚问世的 “单板计算机”,采用 BASIC 程序设计语言,程序和数据都记录在录音磁带上。

课题组成员刘其真同志在进行系统测试

在研制过程中,由于几乎所有的光学器件都要课题组成员自行采购、加工、安装和调试,所有的电源、控制电路、放大电路、计算机接口等都要自行设计,自行设计和绘制印刷电路版,自行安装和调试,再加上软件编程等,工作量巨大,课题组成员夜以继日,常常放弃节假日的休息,到实验室义务加班。为了实现心中的梦想,大家同心协力,不计名利,不怕苦和累,经过不懈努力,最终在 1983 年研制成功。

1984 年 1 月,由何永保、刘其真等同志撰写的论文 “光学功率谱采样输入系统及其应用” 登载于《自动化学报》第 10 卷第 1 期上。

参加计算机科学系 “光学/计算机混合功率谱特征采集系统” 研制的有何永保、刘其真、徐建华、杨伟敏、岑润根、王宗彩、陈燕云等同志。

该系统在海浪分析、人体矽肺病 X 光片诊断、字符识别、遥感图片筛选等课题研究中得到了应用,有一批利用这一系统进行的应用研究成果发表在权威性刊物上。中科院技术物理所、安徽省矽肺病防治等单位多次来复旦大学计算机科学系使用了该系统。

该项目于 1985 年 4 月 10 日通过上海市高教局主持的技术鉴定。1985 年 4 月 12 日的《复旦》校刊以及同年 6 月 8 日的中国《计算机世界》报均对这一成果进行了报道,复旦档案馆还为该科研项目建立了专门档案。该项目于 1987 年以 “光学/计算机混合功率谱特征采集系统及其应用” 为题获得中国教育部(当时称为国家教育委员会)颁发的科学技术进步二等奖。

1988 年 7 月,刘其真同志代表本课题组在日本京都召开的第 16 届世界遥感大会上,向来自世界 80 多个国家和地区的数百位专家们宣读了利用本系统进行遥感图像分析的研究论文。

利用学校多学科的优势,联合开展多学科联合攻关研究,不仅是重要的,而且是十分必要的。

何永保老师(左)与刘其真老师一起讨论实验方案

刘其真同志在第 16 届世界遥感大会(日本京都)上宣读论文