[發明專利]基于孔徑調制的超分辨率成像方法

在審

• 申請號: 202010986140.6
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112037136A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 何晉平;徐彪
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家天文臺南京天文光學技術研究所
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T5/00;G06T7/11;G06K9/62
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李湘群

本發明公開了一種基于孔徑調制的超分辨率成像方法，步驟包括：S1：調制成像系統孔徑并采集獲得具有k幅圖像的圖像序列；S2：對所述圖像序列進行預處理并預猜測出超分辨率圖像；S3：根據超分辨率圖像構建字典并抽取投影；S4：使用上述投影重建出超分辨率圖像；S5：將超分辨率圖像在步驟S3和步驟S4之間迭代更新，直到滿足迭代停止條件，得到最終超分辨率圖像。本發明的方法對成像系統分辨率有更高的提升效果，得到的超分辨率圖像質量更高、畸變更小。

技術領域

本發明涉及成像技術領域，具體涉及一種超分辨率成像方法，特別涉及一種基于孔徑調制的超分辨率成像方法。

背景技術

現有的基于孔徑調制的超分辨率成像方法使用強度外推法來獲得超分辨率圖像，其存在的問題和缺點在于，強度外推法容易受到數據中誤差的影響，使超分辨率圖像畸變增大，從而限制了此超分辨率方法適用的范圍。存在這種問題和缺點的原因在于，在強度外推法的算法中，圖像中每個像素的強度外推過程相互獨立，并未處理臨近像素之間本應當存在的約束關系。當目標物體是由點光源組成的簡單物體時，每個像素的強度-孔徑曲線較為簡單，擬合得到的強度-孔徑曲線與理想強度-孔徑曲線之間的誤差較小，經過外推后這些誤差的放大程度也較小，對超分辨率圖像的影響也較小。當目標物體較為復雜時，每個像素的強度-孔徑曲線變得復雜，擬合強度-孔徑曲線與理想強度-孔徑曲線之間的誤差經過外推后被放大到很大，臨近像素之間原本很小的差別經過誤差放大后變成很大的差別，最終表現為超分辨率圖像中的嚴重畸變。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發明提供一種基于孔徑調制的超分辨率成像方法，該方法獲得的超分辨率圖像質量高、畸變小。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

基于孔徑調制的超分辨率成像方法，包括：

S1：調制成像系統孔徑并采集獲得具有k幅圖像的圖像序列；

S2：對所述圖像序列進行預處理并預猜測出超分辨率圖像；

S3：根據超分辨率圖像構建字典并抽取投影；

S4：使用上述投影重建出超分辨率圖像；

S5：將超分辨率圖像在步驟S3和步驟S4之間迭代更新，直到滿足迭代停止條件，得到最終超分辨率圖像。

更進一步的，所述圖像序列通過超分辨率成像系統獲得，所述超分辨率成像系統包括可變光闌、透鏡、相機和計算機，所述可變光闌用于改變整個成像系統的孔徑，可設置于成像系統中的任意位置，所述可變光闌和相機由計算機控制；調節可變光闌的孔徑為D₁，使用相機采集對應的圖像I_1raw；減小可變光闌的孔徑為D₂，使用相機采集對應的圖像I_2raw；繼續減小可變光闌的孔徑為D₃，使用相機采集對應的圖像I_3raw；以此類推，經過k次孔徑調節和圖像采集，得到一個具有k幅圖像的圖像序列。

更進一步的，所述預處理包括濾波；

其中F和F^-1分別為傅里葉變換和傅里葉逆變換，I_mraw是采集到的圖像，I_m是濾波后的圖像，H_Dm是低通濾波函數，它的截止頻率等于孔徑為D_m的成像系統所對應的截止頻率。

更進一步的，所述預處理包括預猜測超分辨率圖像；