[发明专利]基于偏置稳像的超分辨成像系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于偏置稳像的超分辨成像系统及方法，本发明公开的基于偏置稳像的超分辨成像系统包括：系统成像组镜、分光镜、高帧频探测器、高分辨成像探测器及数据处理器；平行光经系统成像组镜汇聚后在分光镜表面分成两路，一路由高帧频探测器成像；数据处理器根据图像数据计算位移补偿值；驱动装置驱动高分辨成像探测器成像像面移动所述位移补偿值。

技术领域

本发明涉及天基成像领域，特别涉及基于偏置稳像的超分辨成像系统及方法。

背景技术

随着对地成像分辨率越来越高的需求，除在光学系统设计上进行技术开发外，考虑采取超分辨成像技术，从系统设计上，进一步提升卫星整体的对地成像分辨率。

超分辨率重建技术利用低分辨率图像(LR)序列之间的冗余性、相似性及一些先验知识进行数据融合从而重建出一个具有更高空间分辨率的图像(HR)，同时去除图像噪声、模糊等。基于重建的方法是指按照图象退化模型，利用一定的数学理论对退化图象进行反退化，得到超分辨重建图象，如频域解混叠超分辨重建方法、基于集合理论的超分辨重建方法、基于概率统计理论的超分辨重建方法等。

自1984年Tsai和Huang首次提出了利用具有亚像素位移的多帧LR图像进行HR重建的频域解混叠方法，国内外众多学者对超分辨率重建方法进行了研究并取得丰硕的成果。所有这些方法都是希望能从一系列同一场景多帧欠采样低分辨率视觉影像来获得更高分辨率的图像，采用无噪声、无退化、大小和辐射亮度完全相同的重采样成像模型，并用相应频谱混叠公式给出了一个解混叠方法。在此基础上，研究了混入噪声和图像有模糊退化情形下的模型，并给出了加权迭代和正则化迭代两种解混叠方法。这些方法利用的是图像之间的相对位移量和不同的点扩展函数所提供的信息，而并没有利用图像分辨率差异所能提供的信息。所以进一步发展中，人们在统计先验知识的使用上也采用了新的方法，如使用了基于高斯平滑先验知识的MAP估计器来增强卫星遥感图像。

目前，将数字超分辨率成像技术应用于星载平台的典型系统主要有SPOT卫星和SkySat卫星，其中，SPOT卫星主要采用了亚像元采样方式提升分辨率，而SkySat卫星主要采用光学-数字处理联合设计技术以及亚像元偏移多帧曝光采样方式提升分辨率。我国目前卫星的超分辨成像技术未见有报道。

发明内容

本发明解决的问题是现有稳像成像系统结构复杂，不利于使用，且成像分辨率低；为解决所述问题，本发明提供基于偏置稳像的超分辨成像系统及方法。

本发明提供的基于偏置稳像的超分辨成像系统包括：系统成像组镜、分光镜、高帧频探测器、高分辨成像探测器及数据处理器；平行光经系统成像组镜汇聚后在分光镜表面分成两路，一路由高帧频探测器成像；数据处理器根据图像数据计算位移补偿值；驱动装置驱动高分辨成像探测器成像像面移动所述位移补偿值。

本发明提供的基于偏置稳像的超分辨成像方法，包括：

步骤一、高帧频探测器成像，数据处理器根据图像数据计算探测位移数据，形成位移补偿值；

步骤二、驱动装置驱动高分辨成像探测器成像像面移动，移动量为所述位移补偿值；

步骤三、高分辨成像探测器获取当前帧，并存入缓存，并判断缓存内图像数是否达到预设量，如果达到则对缓存内图像做超分辨处理；如果没有达到则进入步骤四；

步骤四、驱动高分辨成像探测器成像像面移动，移动量为所述位移补偿值与固定偏置之和；高分辨成像探测器再次获取当前帧图像；

步骤五、再次判断缓存内图像数是否达到预设量，达到则对缓存内图像做分辨处理；没达到则回到步骤四。

进一步，所述分辨处理包括：

步骤5.1、对缓冲内图像进行图像配准，形成低分序列图像；

步骤5.2、对所述低分序列图像进行超分辨重建。