[發(fā)明專利]一種高分辨率圖像成像方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810043502.7
• 申請(qǐng)日: 2008-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN101344646A
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安博文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海海事大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B27/58
• 分類號(hào): G02B27/58;G02B6/06
• 代理公司: 上海天翔知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 任蓮瑤

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種高分辨率圖像成像方法，特別涉及一種超高分辨率光電成像系統(tǒng)中異型傳像光纖束耦合所得數(shù)字圖像的積分處理方法。

背景技術(shù)：

超長(zhǎng)線列探測(cè)器的設(shè)計(jì)、加工是超高分辨率紅外成像系統(tǒng)的核心技術(shù)；視場(chǎng)角一定的條件下，線列探測(cè)器光敏元的數(shù)量直接決定了圖像的空間分辨率：元數(shù)越多，圖像分辨率越高，但長(zhǎng)線列探測(cè)器加工難度高，受各種因素限制，其研究進(jìn)展緩慢，目前僅有少數(shù)國(guó)家掌握：美國(guó)在軌使用的探測(cè)器達(dá)到6114元，法國(guó)Sofradir研制成功了性能優(yōu)越3000元中波紅外探測(cè)器，俄羅斯達(dá)到2000元數(shù)量級(jí)，我國(guó)6000元紅外探測(cè)器還在實(shí)驗(yàn)階段，其他國(guó)家遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后這個(gè)水平。

超長(zhǎng)紅外線列加工難度大，但小規(guī)模面陣探測(cè)器如256×256、320×240等早有成熟產(chǎn)品，256×256面陣有65536個(gè)光敏元，若能將這65536個(gè)光敏元或者總數(shù)的十分之一巧妙利用，使其變成在某種意義上的線陣排列，則6000元探測(cè)器可得；對(duì)320×240面陣進(jìn)行巧妙轉(zhuǎn)換，可達(dá)到7000元探測(cè)器的探測(cè)效果。

近年來(lái)，傳像光纖束的研究和應(yīng)用有長(zhǎng)足進(jìn)展，在光譜儀器、醫(yī)療設(shè)備、導(dǎo)彈告警接收器等方面都有應(yīng)用。北京玻璃研究院玻璃1999年研制了用As-S芯包光纖制作1-6μm波段應(yīng)用的紅外傳像光纖束。利用光纖柔軟的物理性質(zhì)，設(shè)計(jì)一種特殊排列的傳像光纖束，其入端為線列排列、出端為面陣排列。光纖束入端放在掃描成像系統(tǒng)的焦平面上，圖像經(jīng)過(guò)光纖束的耦合，采用性能可靠的小規(guī)模面陣器件在光纖束出端接收信息，這種利用特殊結(jié)構(gòu)傳像光纖束完成空間上的線/面變換，實(shí)現(xiàn)了超長(zhǎng)線列紅外探測(cè)器的探測(cè)功能。

在掃描成像時(shí)，通過(guò)設(shè)計(jì)掃描步進(jìn)長(zhǎng)度，目標(biāo)圖像依次通過(guò)多層光纖，分離面陣探測(cè)器上接收的圖像信息，得到多幅數(shù)字圖像，每幅圖像都包含了目標(biāo)物體的相關(guān)信息，但圖像之間存在信息冗余。對(duì)多幅圖像進(jìn)行數(shù)字積分處理，得到信噪比高于單幅圖像的目標(biāo)圖像。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)超高分辨率圖像成像方法所存在的不足，而提供一種利用特殊排列的光纖束實(shí)現(xiàn)線/面空間轉(zhuǎn)換，由面陣探測(cè)器實(shí)現(xiàn)線陣探測(cè)器的探測(cè)功能的成像方案。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的一種高分辨率圖像成像方法，其主要包括以下步驟：

(1)利用該光纖束耦合圖像信息，首先精確控制掃描成像系統(tǒng)步進(jìn)長(zhǎng)度，讓目標(biāo)圖像依次通過(guò)各層光纖；

(2)用面陣探測(cè)器接收光纖束耦合的圖像信息；

(3)從面陣探測(cè)器獲取的圖像信息中分離各層光纖耦合的圖像信息，得到多幅數(shù)字圖像；

(4)開辟新的存貯空間，導(dǎo)入前述多幅圖像中的任一幅；

(5)遍歷該幅圖像，將前述多幅圖像相同幾何位置的像素灰度值按大小排序，取中值作為基準(zhǔn)像素點(diǎn)；

(6)計(jì)算多幅圖像中相同位置上像素的均值和均方差；

(7)計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)與其他像素點(diǎn)之間的相關(guān)系數(shù)；

(8)計(jì)算歸一化相關(guān)系數(shù)；

(9)合成目標(biāo)圖像，得各像素的灰度值。

所述步驟(1)中掃描成像系統(tǒng)中的異型傳像光纖束完成空間線/面的轉(zhuǎn)換。

所述步驟(1)中光纖束入端線陣采用多層疊加的“品”字型排列。

根據(jù)上述技術(shù)方案得到的本發(fā)明充分利用多層光纖耦合的多幅數(shù)字圖像信息，既能有效慮除圖像噪聲，又能充分利用多幅圖像的數(shù)據(jù)信息，能夠在保證圖像清晰度的前提下提高了目標(biāo)圖像的信噪比。

附圖說(shuō)明：

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。

圖1為本發(fā)明中異型傳像光纖束結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明中掃描成像步進(jìn)圖。

圖3為本發(fā)明的流程圖。

具體實(shí)施方式：

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

本發(fā)明中利用光纖柔軟的物理性質(zhì)，設(shè)計(jì)一種特殊排列的傳像光纖束，其入端線陣非嚴(yán)格線陣排列，而是多層疊加的“品”字型排列(如圖1所示)。光纖束入端放在掃描成像系統(tǒng)的焦平面上，圖像經(jīng)過(guò)光纖束的耦合，采用性能可靠的小規(guī)模面陣器件在光纖束出端接收信息，這種利用特殊結(jié)構(gòu)傳像光纖束完成空間上的線/面變換，實(shí)現(xiàn)了超長(zhǎng)線列紅外探測(cè)器的探測(cè)功能。