城大研發光學角點探測技術 助高效動作追蹤
香港城市大學研究團隊開發出基於角向希爾伯特變換超構表面的光學角點檢測成像方法，可高速、低功耗處理資訊，並在動作追蹤方面展現應用潛力。研究由城大電機工程系講座教授蔡定平領導，成果已於《科學進展》發表。
香港城市大學（城大）研究團隊開發出一種新型光學角點檢測成像方法，採用基於角向希爾伯特變換的超構表面，該技術可應用於高速、低功耗的光學資訊處理，並在動作追蹤方面展現潛力。研究由城大電機工程系講座教授蔡定平領導，並與南京大學工程與應用科學學院教授李濤聯合進行。
研究成果已於權威期刊《科學進展》發表，論文題為「基於角向希爾伯特變換超構表面的光學角點探測」，並獲選為期刊首頁的重點推薦文章。
研究團隊表示，該方法受自然界生物視覺啟發，例如蜜蜂依靠複眼識別花朵上的銳角結構，啄木鳥則啄食樹皮裂縫交匯處或孔洞邊緣。團隊指出，透過聚焦角點等突出局部特徵，可從複雜場景中提取關鍵資訊，有助降低視覺複雜度並提升感知與運算效率。
目前角點探測主要依賴數位訊號處理，已廣泛應用於圖像配準、動作追蹤及三維重建等電腦視覺領域。團隊指出，基於電子元件的數位處理在回應速度與能耗方面有不足，光子或光學處理可能更快速且更節能，但現有光學處理方法主要聚焦二維特徵提取，可行的光學角點探測方法仍然匱乏。
團隊建構了4f成像系統，在傅立葉平面上引入超構表面，對光場進行角向相位調制。他們採用氮化矽作為超構表面材料，並基於幾何相位調制優化結構參數，使系統可在可見光譜範圍內高效寬頻運作。團隊先測試不同設計的超構表面，證實圖像中各種多邊形的角點均能清晰突顯，並確認系統在不同可見光波長下穩定運作。隨後透過多邊形陣列成像實驗，證明系統能覆蓋整個探測面，展現大視場角點探測能力。
團隊進一步展示同一超構表面可探測不同振幅、相位及角度特性的物體，並分析成像結果的奇偶性規律及亮暗點形成。研究團隊利用角點探測提取關鍵資訊的能力，對隨機旋轉與平移的物體進行動作追蹤，實驗證明系統支援動作追蹤，並展現高效的數據壓縮能力。
蔡定平表示，透過這項研究，團隊展現了光學超構表面在即時、高效資訊處理方面的獨特優勢，為全光學角點探測提供新技術路徑，目標是降低能耗、提升速度，推動計算視覺及新一代智慧感知技術的突破性發展。城大電機工程系博士後研究員陳晨博士擔任共同第一作者之一。這項合作研究獲得國家重點研發計劃、國家自然科學基金委員會、香港研究資助局及卓越學科領域計劃的支持。
