[發(fā)明專利]一種亞像素級超分辨成像方法、裝置、設(shè)備、系統(tǒng)及介質(zhì)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811139079.0
• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN108965736A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李云輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所
• 主分類號: H04N5/235
• 分類號: H04N5/235;H04N5/232
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

1.一種亞像素級超分辨成像方法，其特征在于，包括：

獲取第一TDI CCD探測器和與之相正交的第二TDI CCD探測器在預(yù)設(shè)壓縮感知編碼方法驅(qū)動下采集目標圖像的第一采樣數(shù)據(jù)和第二采樣數(shù)據(jù)；

利用圖像恢復(fù)算法分別對所述第一采樣數(shù)據(jù)和所述第二采樣數(shù)據(jù)進行一維超分辨圖像的恢復(fù)；

采用圖像融合算法將相正交方向的一維超分辨圖像進行融合，得到二維超分辨圖像，以完成對所述目標圖像的亞像素級超分辨成像；

其中，所述壓縮感知編碼方法為電荷每轉(zhuǎn)移整數(shù)拍，快門同步曝光編碼一次，直至量化讀出所有數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的亞像素級超分辨成像方法，其特征在于，所述采取預(yù)設(shè)壓縮感知編碼方法分別對所述第一TDI CCD探測器和所述第二TDI CCD探測器進行驅(qū)動編碼采樣包括：

對n相的所述第一TDI CCD探測器和所述第二TDI CCD探測器的每列像元，電荷轉(zhuǎn)移一拍所需時間為Δt，積分級數(shù)為m，電荷每轉(zhuǎn)移一拍，快門同步曝光編碼一次，采樣過程中讀出k行觀測值，采樣時間為2n*(m+k)*Δt；

在第2n*m*Δt時刻后，每間隔2n*Δt個時間，移出一行電荷，并量化讀出相應(yīng)數(shù)據(jù)，直至[2n*(m+k)-1]*Δt時刻，讀出k行數(shù)據(jù)，以作為每列像元的有效采樣數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的亞像素級超分辨成像方法，其特征在于，所述采用圖像融合算法將相正交方向的一維超分辨圖像進行融合，得到二維超分辨圖像包括：

采用凸優(yōu)化算法處理相正交方向的一維超分辨圖像，得到二維超分辨圖像，針對每個像元對應(yīng)的目標場景的超分辨圖像，所述采用凸優(yōu)化算法處理相正交的方向的一維超分辨圖像，得到二維超分辨圖像包括：

將當(dāng)前像元對應(yīng)的目標場景的超分辨圖像逐行整合為第一列矩陣X'；

將各一維超分辨圖像整合為第二列矩陣Y'，則有Y'＝Φ'X'，Φ'中第i行第j列的元素為Φ'_ij，其滿足條件：

式中，X'為4n²/p²行1列矩陣，Y'為4n/p行1列矩陣，Φ'為4n/p行4n²/p²列矩陣，n為所述第一TDI CCD探測器或所述TDI CCD探測器第二的相數(shù)，p為快門曝光一次時電荷轉(zhuǎn)移的拍數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的亞像素級超分辨成像方法，其特征在于，針對每個像元對應(yīng)的目標場景的超分辨圖像，所述采用圖像融合算法將相正交方向的一維超分辨圖像進行融合，得到二維超分辨圖像包括：

相正交方向的一維超分辨圖像為第一超分辨圖像和第二超分辨圖像，所述第一超分辨圖像為基本要素，所述第二超分辨圖像為比例因子；

根據(jù)下述公式計算所述二維超分辨圖像中的每個像素點q_i,j的灰度值：

式中，Rx為所述第一超分辨圖像的數(shù)據(jù)，Ry為所述第二超分辨圖像的數(shù)據(jù)，n為所述第一TDI CCD探測器或所述TDI CCD探測器第二的相數(shù)，p為快門曝光一次時電荷轉(zhuǎn)移的拍數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項所述的亞像素級超分辨成像方法，其特征在于，所述壓縮感知編碼方法利用下式表示為：

Y＝ΦX，

式中，快門隨機曝光矩陣為E＝[e₁ e₂ … e_S-1 e_S]，X為所述目標圖像對應(yīng)的矩陣，Y為采樣數(shù)據(jù)矩陣，Φ為編碼采樣矩陣，n為所述第一TDI CCD探測器或所述TDICCD探測器第二的相數(shù)，S為所述快門隨機曝光次數(shù)，m為級數(shù)，k為讀出電荷的行數(shù)，p為快門曝光一次時電荷轉(zhuǎn)移的拍數(shù)。