数字全息亚像素位移综合孔径方法

孔径综合是提高成像分辨率的有效手段。针对综合孔径数字全息术,提出一种亚像素位移精度的孔径综合方法。利用基于快速傅里叶变换的菲涅耳衍射公式进行目标光场重构,利用傅里叶变换的移位性质,将全息图的位移量转化为活塞相位和倾斜相位,从而实现任意位移量的数字全息孔径综合。开展了数字离轴全息综合孔径实验,实验结果验证了该方法的有效性。同时,在牺牲一定分辨率的前提下,该方法能够显著减少孔径综合的运算量,具有很好的实时性,并降低处理器的硬件配置要求。     

一种提高数字全息自适应光学系统成像分辨率的方法

结合传统光学成像系统的性能评价方法,在数字全息自适应光学系统中利用点全息图的自相关函数来评价系统的成像性能。受白噪声的自相关函数近似为狄拉克函数的启发,通过增加点全息图的随机性,使其自相关函数接近狄拉克函数,以提高数字全息自适应光学系统的空间分辨率。提出一种使用随机相位板来增加点全息图的随机性,进而提高数字全息自适应光学系统成像分辨率的方法。对该方法进行数值模拟,研究随机相位板像素个数和随机相位均方差对系统成像分辨率的影响,并在实验室内搭建实验光路对该方法进行实验验证。实验结果表明,使用随机相位板能够有效提高数字全息自适应光学系统的成像分辨率。     

基于螺旋相位滤波的共路相移数字全息适

提出了一种基于螺旋相位滤波的共路相移数字全息术.在成像系统的频谱面上放置中心带有一通光孔径的螺旋相位板(SPP),在输出面上记录输入物体经螺旋相位滤波后的输出像;将螺旋相位滤波器绕轴旋转一定角度,通过中心光孔的零频成份与其他高频成份间会产生与旋转角度成正比的相移;利用这一特点,通过记录多幅对应不同旋转角度的输出光场强度分布图,然后再用一定的相移算法实现被记录物体相位分布的数字再现.理论分析和计算机模拟实验研究表明,该方法是实际可行的.     

光学遥感对地成像过程中的邻近效应模拟分析

光学遥感的邻近效应可以看作大气点扩散函数(PSF)和地表辐射场的卷积,通过逆向蒙特卡罗法模拟大气PSF,利用辐射传输模型MODTRAN计算地表辐射场,获得遥感器入瞳处的辐亮度值.开展不同对比度目标背景物在典型条件下的邻近效应模拟与分析,结果显示:目标和背景的反射率分布对邻近效应影响很大,背景反射率越大,邻近效应占总辐射的比例越高;暗目标在亮背景下的邻近效应明显大于亮目标在暗背景下的邻近效应;固定成像高度和区域,空间分辨率越高,邻近效应越明显;地面气象视距对邻近效应的影响非常显著,气象视距增大,邻近效应减弱;太阳天顶角增大,邻近效应减弱.模拟结果为高分辨率光学遥感成像系统高精度建模和邻近效应校正算法研究提供了依据.     

基于GPU的分布式全息孔径数字成像技术研究

分布式全息孔径数字成像技术是利用数字全息记录各子孔径的复振幅信息,通过孔径间相位拼接实现综合成像的一种主动成像技术。在远距离成像中,大气湍流引入的子孔径内高阶相位误差和子孔径间低阶相位误差,以及孔径间的位置失配误差,都会影响成像质量。随机并行梯度下降算法(SPGD)是一种无波前探测优化控制算法,具有可以并行、快速收敛、高效可靠等优点,可用于校正系统孔径内高阶和孔径间低价相位误差。但是SPGD算法需要多次迭代,运算量巨大,难以满足实时性要求。文章基于GPU平台,对高、低阶相位误差校正进行了并行加速处理,运算速度较CPU平台分别提升26.42倍和36.47倍。此外,采用AKZAE算法校正各子孔径间的位置失配误差,完成了各子孔径复振幅的拼接,最终实现了分布式四孔径的综合成像。     

数字全息显微系统的成像分辨率分析

根据成像理论和全息系统的点扩散函数,研究了数字全息显微系统的成像分辨率,给出了无预放大和有预放大情况下成像分辨率的表达式,指出了只有当CCD的成像分辨率等于或高于显微物镜(MO)的成像分辨率时,预放大数字全息系统的成像分辨率才取决于显微物镜的数值孔径(NA);反之,系统的成像分辨率则取决于CCD的数值孔径。采用无透镜傅里叶变换全息记录光路,对美国空军分辨率测试板进行了实验研究,结果表明再现像在水平和垂直方向的极限分辨率分别为3.91μm和4.38μm,与理论分析相吻合。对条纹物体进行了全息图的模拟记录和再现,结果与理论分析相一致。     

基于稀疏约束最优化的ISAR相位自聚焦成像算法

本文提出了一种基于稀疏约束的ISAR方位自聚焦算法,能够应用于稀疏孔径ISAR成像中。该算法利用ISAR图像的稀疏特征建立最小1范数成像模型,并将相位误差作为模型误差。然后通过数值迭代的方式进行自适应相位误差估计,最终获得聚焦良好的ISAR图像。同时,成像代价函数的建立基于矩阵模型,有利于采用方位FFT和矩阵的Hardmard乘积操作进行快速求解。由于利用稀疏约束,该方法在低信噪比的条件下仍然能够取得良好的聚焦结果。基于仿真数据和实测数据的结果验证了本文算法的有效性。     

基于稀疏综合孔径天线的艇载成像雷达研究

 基于稀疏综合孔径天线概念,研究了平流层飞艇载对地观测成像雷达系统中的重要问题.提出了稀疏阵时分多相位中心孔径综合方法,该方法使得综合后的相位中心在数量上和分布情况上与满阵天线相同,从而避免了稀疏阵旁瓣较高的问题;利用模拟退火算法对阵列进行了优化,以使实际使用的阵元最少;为提高系统作用距离,采用多频正交信号形成多发多收的工作模式,通过频率拼接提高距离分辨率;由于综合孔径天线阵列长度远小于场景宽度,系统采用了子孔径成像方法,并将曲线拟合和自聚焦处理相结合,解决了存在阵列形变误差时的精确成像问题.仿真结果表明了本文方法的有效性.     

大视场高分辨率数字全息成像技术综述

数字全息作为一种干涉成像方式,能够准确记录物体的相位信息,具有快速、无损、三维成像等优势,被广泛应用于生物成像与材料科学等领域。与其他光学成像方式相同,数字全息也面临分辨率与成像视场互为限制而导致空间带宽积受限的问题。研究人员提出了计算照明、计算调制与计算探测等方法,通过牺牲成像系统的时间、偏振等自由度来扩展其空间带宽积。文中分析了光学系统信息承载能力的理论基础,总结了近年来大视场高分辨率的数字全息成像技术,介绍了倾斜照明、结构光照明、随机调制照明、多位置综合孔径探测和像素超分辨等方法实现分辨率增强,以及基于角度复用的视场扩展的原理及具体实现,对不同方法进行了比较和分析,并对提高分辨率以及扩大视场的途径进行了展望。     

基于分布式压缩感知算法的超分辨率成像技术

为解决超分辨率成像技术中图像数据传输与重构效率较低等问题,提出基于分布式压缩感知算法研究新的超分辨率成像方法。首先,基于压缩感知算法压缩成像编码孔径,构建分布式压缩感知编码孔径模型,采用多值模板设计编码孔径;其次,基于IOMPI算法重构超分辨率图像。最后,采用空间光调制器对行、列分布的图像子块进行多次压缩感知采样测量,进行、列两种方式图像重构,取其均值为最终重构图像。实验结果表明:基于分布式压缩感知算法的超分辨率成像技术有效缩短图像重构用时最短为9.06 s,提高了重构效率,重构的图像信噪比在0.75以上,细节清晰、无模糊现象。     

逆合成孔径雷达成像中散射点走动的校正

距离-多普勒算法是ISAR最常用的成像方法,它将目标上的散射点按其距离和多普勒的二维分布形成目标图像。为了得到较高的多普勒分辨率,成像的观测期间目标必须有一定的转角,即存在散射点走动,在分辨率要求较高的场合则会发生越分辨单元走动(MTRC),从而使成像点扩展函数扩散,分辨率下降。本文研究了散射点走动问题,并提出了一种简单而有效的校正方法。计算机仿真和转台数据的校正结果表明,成像质量得到明显改善。     

基于PSF的太赫兹图像分辨率增强算法（英文）

近年来,太赫兹成像技术在多个领域具有广阔的应用。一套完整的太赫兹成像系统的数学模型是非常有必要的。基于点扩散函数的太赫兹图像增强模型是很好的选择。该方法将目标函数与点扩散函数进行褶积,实现了太赫兹图像的模拟传输。然后根据光学成像的过程,计算成像系统的点扩散函数。最后,基于点扩散函数对图像进行反褶积增强。该模型用于探测图像增强的结果表明,该方法有效地提高了图像的分辨率。恢复的映像包含更多细节。     

频域法超声逆散射成像

研究了二维理想情况下,基于Fourier散射投影定理的超声逆散射成像问题.分析了分辨率与成像质量的关系,给出了扫描步长满足的必要条件,进一步降低了存储量及运算复杂度.不同于基于NUFFT的迭代型超声逆散射图像重建法,本文提出一种基于NUFFT的插值法,利用均匀网格最邻近的两条投影线上的非均匀样点进行线形角度插值.并引入了正则化的谱外推法,用于提高图像的分辨率.仿真实验表明,重建效果远远优于滤波反投影法.随着投影数的增加,重建的像函数将趋于最优.     

高分辨率中红外遥感(3～5μm)成像模拟中邻近效应分析

在星载高分辨率遥感成像模拟中,需要重点考虑大气辐射传输过程.通常情况下,中红外波段大气多次散射作用可以忽略,但在高分辨率中红外遥感成像中却需对由多次散射产生的邻近效应加以适当考虑.为对其进行定量分析,分别将影响中红外邻近效应的地表、大气及卫星观测几何参量等进行分析,结果表明:邻近效应随像元测量条件而改变,且在正常条件下其贡献达到3%左右.通过将现有大气点扩散函数(PSF)解析算法扩展至中红外波段,建立了中红外像元邻近效应模型,将其与大气辐射传输模型进行耦合,共同实现大气辐射传输与邻近效应模拟.模拟结果表明,模型是正确的,且应用方法切实可行;对中红外大气校正、成像模拟均具有一定参考价值.     

基于海岸线区域两类不同轴遥感设备之间匹配应用

以高光谱分辨率的空间外差光谱仪为例,针对其获取地表目标干涉数据的特点,提出一种利用高空间分辨率遥感图像中海岸线区域的大面积均匀地貌且地表反射率有突变的特征来对空间外差光谱仪进行指向配准的方法,实现了不同轴成像遥感设备与非成像遥感设备之间的匹配应用.利用空间外差光谱仪在多个对地观测点的结果干涉数据和相同经纬度区域的高空间分辨率图像数据进行地基测试实验,将配准校正值结果与其标称值进行对比,误差范围在-3%~5%.结果表明,该方法可为星载不同轴成像遥感设备与非成像遥感设备之间匹配应用提供参考依据.     

基于非均匀采样的高分辨曲面投影计算全息方法

曲面投影在显示与光刻领域有着重要的应用价值,为实现高分辨的曲面投影成像,提出了以瑞利-索末菲衍射为基础的非均匀采样相位恢复算法,在设计时准确考虑高空间频率的大角度衍射频谱信息,使得投影图像分辨率获得有效提升;建立了衍射面与成像曲面的离散采样方法,并给出了成像分辨率极限的理论表达式。以田字形目标图样在圆柱面成像为例,对建立的相位恢复算法和理论进行了验证,结果表明重现的投影像与目标图形符合良好,分辨率与理论预测一致。     

逆合成孔径雷达成像中散射点走动的校正

距离－多普勒算法是ＩＳＡＲ最常用的成像方法,它将目标上的散射点按其距离的和多普勒的二维分布形成的目标图像,为了得到较高的多普勒分辨率,成像的观测期间目标必须有一定的转角,即存在散射点走动,在分辨率要求较高的场合则会发生越分辨单元走动（ＭＴＲＣ）,从而使成像点扩展函数扩散,分辨率下降,本文研究了散射点走动问题,并提出了一种简单而有效的校正方法,计算机仿真和转台数据的校正结果表明,成像质量得到明显改善     

像面数字全息显微系统的成像分辨率及成像特点

为了实现高质量成像,通过对实际的像面数字全息显微系统(IPDHMS)点扩散函数的推导,分析了系统的成像分辨率决定因素及成像特点,给出了相应的实验结果。结果表明,IPDHMS的成像分辨率取决于显微物镜(MO)的成像分辨率和记录器件的像元大小,而与记录器件的光敏面尺寸无关;无论物体被照亮区域有多大,对全息图的记录和再现都没有影响;IPDHMS对成像区域中各点发出的通过MO的各种频率成分均能完整记录与再现,是一种优化的全息成像系统,利用该系统可以实现高质量成像与测量。实验结果证明了理论分析的正确性。     

基于总变分的干涉成像高度计相位滤波方法

宽幅干涉成像高度计采用双天线近天底角短基线干涉测高技术,实现对海洋亚中尺度现象的高时空分辨率与高精度观测.在反演海面高度(SSH)的过程中,干涉相位滤波处理是抑制随机相位噪声,保持相位边缘细节的重要环节.该文针对成像高度计干涉相位随机噪声方差在刈幅范围内分布不均匀的特点,基于宽幅干涉成像高度计相位模型,提出一种改进的总...     

基于假设检验的SAR图像分辨率判别准则与算法

SAR图像分辨率是衡量SAR系统成像质量的重要指标.常用的3dB主瓣宽度测量方法来源于光学成像中的瑞利准则,受人类视觉感知能力限制而且没有考虑噪声影响.本文基于假设检验理论,根据点目标散射模型建立相位历史域、复数据域以及图像域的两点目标二维分辨模型,得到统计意义上分辨率的计算表达式,并由此得出分辨率与图像质量或噪声水平之间的定量关系.该表达式与现有的分辨率定性理解相一致,克服了传统分辨率定量评价准则的缺陷.