[其他]部分相干增强卫星图象的设备

说明书

本发明是一种现代光学图象处理设备。对卫星图象的处理通常以计算机或多种普通光学方法进行，以付立叶光学变换处理图象的一般原理被广泛研究，但并未有效地用到实际工程中。在本发明提出之前，对记录在照相乳胶上的图象，在非相干照明下只考虑利用光强透过率分布，在相干照明情况下只考虑利用振幅透过率分布，对光透过胶片后的位相分布视为噪声，并力图用“液体门”等装置加以消除。

本发明者首先在1984年10月12日在第35届国际宇航会议上报告，提出在相干付立叶光学系统中，除了利用乳胶的透过率分布外，还可利用相位分布来增强图象。特别是对空间频率较高的卫星图象，具有较好的增强效果。但由于系统相干性太强，系统中的灰尘及光学元件的微小缺陷均将严重干扰输出图象，给实际应用于图象处理带来了困难。并由此也影响了比较成熟的付立叶光学空间滤波等处理方法对图象处理的实际应用。此外，组成对图象彩色增强的系统，需要多个单色激光器或白光激光器，成本太高。

本发明的任务是以部分相干光实现对卫星图象的低噪声干涉增强，空间滤波和假彩色增强等处理，建立具有相应能力的部分相干光学图象处理设备。

本发明的任务是以如下方式实现的：

以超高压球形汞灯为白光点光源，一组将发光点成象的聚光镜，一个消色差的白光准直镜和一个起付立叶变换作用的白光成象镜，组成可对图象直接放大、空间滤波、按频率和按密度的假彩色显示的白光付立叶光学系统。在光源象点处用一小孔光栏控制系统的空间相干性，插入系统中的滤色片控制系统的时间相干性。输入图象面上每一点附近的小区域内的光总是相干的，与输入图象有点点对应关系的输出象面上，每一点附近的小区域内的光也是相干的，每一个相邻区域的光相干，整个图象面上就具有相干的效果。

由于输入图象为照相乳胶透明片，其上记录的信息由地面光辐射量决定的银粒密度分布以及随银粒密度分布着的乳胶层的厚度分布所反映，前者引起透过光的振幅分布，后者引起透过光的位相分布。图片上相邻区域内照明光是相干的，透过图片这个区域后的光和经透镜成至输出象面上的与这个区域相应的区域内的光也是相干的。光振幅分布伴随着的乳胶厚度引起的位相分布可能取0-∏之间的值，若乳胶折射率n＝1.5，空气折射率n。＝1，光波长λ＝0.5μm，乳胶厚度差为r的两点，当（n-n_o）r＝λ/2，即r＝0.5μm，位相差即为π，因而相邻区域光相遇后总振幅将随位相差不同而加强或减弱，将使输出图象细节边缘清晰、反差扩展。这就是相干增强作用。由于发光点有适当大小及多色性，将使得系统中图象平面以外的细小缺陷、灰尘在输出象面不能成清晰干扰象，因而输出象的噪声比完全相干系统低。由于系统具有付立叶光学原理，因而可进行空间滤波处理，以及应用付立叶光学原理的假彩色密度显示等处理，只是它只能在与光源光栏孔直径有关的精度上进行。

当加置不同滤色片形成不同颜色的照明光时，给以不同空间滤波方式，则可将单张图象在输出象面的彩色照相纸上合成按频率特征增强的假彩色图象。

经部分相干增强处理后的图象，再用常规光学方法，如放大、多波段彩色合成，彩色密度分割等处理，均比用原图象直接处理获得更好的效果。

由上述方法建立的“部分相干光学图象处理设备”主要部分由图1所示，下面结合附图1加以说明。

100W超高压球形汞灯（1）（发光点直径约0.3mm），发出的光经聚光镜组（2）成象至直径为b的小孔光栏（3）后，出射穿过曝光快门（4）、滤色片（5），由相对孔径1∶4、焦距f1＝340mm的白光准直镜（6）准直为平行光（其平行程度决定于光栏直径，并将决定图象的相干区域直径），然后垂直入射照明放在5维可调图象夹（8）上的卫星图象（照相乳胶透明片）（7），相对孔径1∶3.5、焦距为f₂＝310mm起付立叶变换作用的白光成象镜（9），将图象成象至具有5维可调机构（13）的输出象屏（12）上。在白光成象镜的后焦平面上通过三维可调的滤波调节架（10）可放置空间滤波器（11）;通过改变图象屏（12）的位置可改变输出图象的放大倍数，而成象镜调节机构（14）可对输出象调焦。除图象屏外的各部件分成四组，由四个基座放在一条导轨（15）上，其相对位置也是可调整的。