基于散斑成像技术的扩展目标高分辨率复原

大气湍流对实现扩展目标的高分辨率重建具有重要影响.针对此问题,本文提出了一种改进的散斑成像算法.传统散斑成像算法在相位恢复计算中存在双谱数据量大和计算复杂等问题,改进算法利用图像的厄米特对称性和查找表技术将相位恢复和双谱计算紧密结合,通过计算截止频率内的每个空间频率点邻域双谱和添加双谱坐标约束使得双谱数据量减小.建立傅里叶频域相邻两象限共用的坐标查找表,确定双谱和相位恢复计算顺序,避免了双谱的对称操作从而使得整个计算简单易行.仿真实验结果表明:改进算法相对于双谱截切法使得双谱数据量至少减少了24%并准确恢复出目标相位谱,恢复相位谱经过傅里叶逆变换后清晰地显示了目标的轮廓和结构,再结合Labeyrie-Kroff法得到了目标的高分辨率图像;最后对实际天文图像进行处理,使恢复后图像的分辨率相对于原始图像得到明显提高,并且改进算法以更少的计算时间获得了与双谱截切法几乎同样的恢复效果.

获取非等晕幸运短曝光图像的概率研究

通过湍流大气进行短曝光成像,存在一定的概率能够获得接近系统衍射极限分辨率的图像,瞬间的波前畸变可以忽略不计。通过设计不同望远镜口径的短曝光成像观测实验,应用基于灰度梯度统计的像质评价函数对序列短曝光图像进行了像质评价,并运用归一化处理来研究非等晕条件下获取幸运短曝光图像的概率。处理结果验证了"幸运图像"的获取概率随着口径的增加而逐渐下降,与Fried得出的概率公式中概率随着口径和大气相干长度的比值的增大而呈指数级下降的模式基本吻合,且通过图像分块的进一步分析表明,在非等晕条件下获得"幸运区域"的概率比等晕条件下获得"幸运图像"的概率大。

空间目标的高分辨率散斑成像技术研究

地基光学望远镜对空间目标的成像分辨力受到大气湍流的严重限制。散斑成像技术能利用目标的短曝光序列图像来实现目标图像的高分辨复原,从而使光学望远镜达到其衍射极限分辨力。对空间目标在不同湍流强度下的成像进行了数值模拟,并采用散斑成像技术对这些模拟图像进行复原实验。实验结果表明:复原图像的分辨率相对于模拟模糊图像得到明显提升,且当采用Sobel算子作为像质评价函数时,复原图像的质量提升了2倍以上。最后对实际月球表面图像进行了复原实验,复原的月球图像不仅视觉清晰度得到提高,还显示了更多的细节信息;且像质评价函数结果是原始图像最好帧的3倍。另外,散斑成像技术也适用于非等晕成像。

扩展目标幸运成像技术的理论和实验研究

地基望远镜的成像分辨率通常都受到大气湍流的限制,这种限制在对扩展目标进行观测成像时变得尤为显著。幸运成像技术是一种基于目标序列短曝光图像选取、配准、叠加的事后图像处理方法,能够有效降低大气湍流导致的成像闪烁和抖动对图像质量的影响,提高望远镜的成像分辨率。介绍了扩展目标幸运成像技术的基本原理和基本流程,并应用该项技术对近地扩展目标大气湍流成像的实验观测数据进行事后处理。处理结果表明,幸运成像技术能够提高扩展目标通过湍流大气的成像分辨率。

空间目标幸运成像技术的实验研究

幸运成像技术是一种基于目标序列短曝光图像选取、配准、叠加的事后处理方法,能够有效降低大气湍流导致的成像闪烁和抖动对图像质量的影响,提高地基望远镜的成像分辨率。首先介绍了幸运成像技术的基本原理和处理流程,然后应用该项技术,对新月月面进行了幸运成像观测实验,给出了对获得的图像进行处理和分析的结果。处理结果表明,幸运成像技术能够明显地提高空间目标通过湍流大气后的成像质量。对处理结果用小波变换的方法进行了图像增强,给出了增强结果图像和像质评价,增强结果表明,图像增强能够进一步提高幸运成像结果的质量,改善结果图片的视觉效果。