近日，哈尔滨工业大学航天学院与郑州研究院联合组成的侯晴宇教授团队，在计算光学成像领域取得颠覆性突破。其创造性提出的 “光学注意力机制（Optical Attention, OA）”，成功破解了高分辨率成像与系统轻量化之间的矛盾，相关研究以《面向高分辨率计算成像的光学注意力机制》为题发表于美国光学学会旗舰期刊《Optica》，为全 球成像技术发展开辟新路径。
传统成像陷入 “复杂度陷阱”
长期以来，高分辨率成像技术始终受制于 “透镜堆叠” 的传统思路。为校正光线通过光学系统产生的像差，工程师需不断增加透镜数量与曲面复杂度，导致设备体积庞大、成本高企 —— 以高端手机主摄为例，多镜头模组厚度常突破 10 毫米，而医疗内窥镜的复杂光学结构更限制了其在微创领域的应用。
虽然后续发展的计算成像技术允许保留部分像差并通过算法复原，但 “如何精准控制像差属性，只保留算法可校正的成分” 始终是行业未解难题。侯晴宇团队在论文中指出，此前技术因无法实现像差的精准溯源与调控，常导致复原图像高频细节丢失或噪声激增。
突破：从人类视觉中诞生的光学智慧
针对这一痛点，团队创新性地将人类视觉的 “选择性注意力” 机制引入光学设计。通过提出 “像差分量” 这一概念，研究人员实现了对光学系统的精细化管控：
像差溯源：将系统总像差分解至每个光学表面的具体位置，精准定位对光线汇聚起关键作用的 “注意力区域”；
分区调控：对 “注意力区域” 采用传统像差约束优化，保障高分辨率信息传递；对 “非注意力区域” 施加独 创的 “无损发散” 约束，引导光线折射至不影响成像质量的特定区域；
结构简化：在保证高频传递函数性能的前提下，大幅减少透镜使用量，从原理上打破 “多透镜 = 高画质” 的固有认知。
实验验证：为证明技术可行性，团队搭建实物验证系统并开展对比测试。结果显示，基于光学注意力机制的简化光学系统，其复原图像的细节丰富度、锐度等关键指标，可与由多片高端透镜组成的商用镜头相媲美。这一实验结果不仅证实了新机制的工程价值，更标志着我国在计算成像领域的理论与实践均达到国际先进水平。
据悉，该研究由哈工大空间光学工程研究中心作为署名单位完成，航天学院博士生李宗岭为作者，侯晴宇教授担任通讯作者，研究获国家自然科学基金项目支持。
光学注意力机制的突破有望在多个关键领域引发技术变革：在消费电子领域，可推动手机、无人机等设备的摄像头向 “超薄化、高画质” 升级；在医疗健康领域，能助力内窥镜实现 “更小体积、更高分辨率”，提升微创手术精准度；在智能交通领域，可降低车载传感设备的重量与成本，加速自动驾驶技术普及。
业内指出，该技术通过 “光学前端调控 + 算法后端复原” 的协同创新，重构了计算成像的设计逻辑，其潜在应用价值将随着产业化推进持续释放。