الوقت المتعدد سوبر حل وتقنيات التصوير من منصة تتحرك

الهدف العام من هذا الإجراء هو زيادة فتحة العدسة اصطناعياً لمنصة تصوير مسحي. يتم تحقيق ذلك أولاً عن طريق التقاط ثلاث صور منخفضة الدقة وبدرجات تركيز مختلفة للهدف أثناء التحرك على طول المحور البصري للنظام. وتتمثل الخطوة الثانية في إزاحة نظام التصوير بالكامل بشكل عمودي، ثم التقاط ثلاث صور غير مركزة للهدف.

بعد ذلك، يتم نقل نظام التصوير إلى الجانب الآخر من المحور البصري والتقاط ثلاث صور أخرى غير مركزة (defocused) للهدف. وتتمثل الخطوة النهائية في استرجاع الأطوار البصرية رقمياً من أجل تحديد المجالات البصرية ثم دمجها بشكل صحيح للحصول على صورة فائقة الدقة. وفي النهاية، يتم توليد فتحة عدسة مُسعة اصطناعياً على طول اتجاه الحركة، مما يؤدي إلى تحقيق دقة تصوير أعلى.

تتمثل الميزة الرئيسية للتقنية المقترحة مقارنة بنهج مضاعفة الزمن الأخرى ذات الدقة الفائقة في أن تقنيتنا سلبية، وبالتالي فهي لا تتطلب عرض أنماط ترميز تظل غير مستخدمة لاحقاً للحصول على الصورة ذات الدقة الفائقة. تُجرى هذه التجربة عادةً في ظلام نسبي، ومع ذلك، تم تصوير بعض مقاطع الفيديو والإضاءة تعمل من أجل توضيح البروتوكول بشكل أفضل. ابدأ الإعداد بمحاذاة تقريبية لعدسة موسع شعاع الليزر والكاميرا على المحور البصري نفسه. قم بتركيب كل من العدسة والكاميرا على منصة إزاحة للسماح بحركات دقيقة عمودية على المحور البصري.

بالإضافة إلى ذلك، قم بتركيب الكاميرا على منصة إزاحة (translation stage) لإجراء حركات صغيرة موازية للمحور البصري. قم بتشغيل الليزر واستخدم حجاب فتحة (aperture iris) للتأكد من مرور الضوء عبر مركز العدسة. بعد ذلك، قم بتشغيل الكاميرا واستخدم منصة Z الخطية للتحقق من محاذاة شعاع الليزر.

عندما يتم المحاذاة، فإن إلغاء التركيز (defocusing) في الكاميرا سيؤدي فقط إلى تغيير حجم البقعة، ولكنه لن يتسبب في إزاحة جانبية لها. بعد إتمام عملية المحاذاة، أدخل هدف اختبار القوات الجوية الأمريكية (US Air Force test target) أمام موسع الشعاع. ضع الهدف بحيث يمر الضوء النافذ منه عبر مركز العدسة.

استخدم منصة Z الخطية لتركيز الهدف. ستعمل وضعية xz الأولية للكاميرا كنقطة مرجعية. بمجرد تحقيق التركيز، أدخل الفتحة المربعة مقاس 0.1 بوصة والتقط الصورة الأولى للهدف.

الآن، قم بضبط المرحلة الخطية Z. استخدمها لإزاحة الكاميرا بعيداً عن الهدف بمقدار 0.2 inches. التقط صورة ثانية للهدف، ثم حرك الكاميرا مسافة 0.2 inches أخرى بعيداً.

التقط صورة ثالثة. سيشار إلى هذه الصور الثلاث باسم السلسلة B. أعِد الكاميرا إلى موضع التثبيت الأصلي قبل المتابعة.

بعد العودة إلى موضع التثبيت، ابدأ باستخدام إزاحة المرحلة الخطية X. يتم تحريك نظام التصوير بالكامل جانبيًا بمسافة 0.1 inches موجبة. وبذلك يصبح نظام التصوير الآن خارج مركز شعاع الليزر.

التقط صورة للهدف من هذا الموضع. اضبط المنصة Z لتحريك الكاميرا بعيداً عن الهدف بمقدار 0.2 inches. التقط صورة، ثم حركها مرة أخرى بمقدار 0.2 inches.

التقط صورة ثالثة للهدف. ستُسمى هذه الصور الثلاث بمجموعة A. أعد الكاميرا إلى موضع الارتكاز.

بدءاً من موضع التثبيت، قم بإزاحة الكاميرا بمقدار 0.1 بوصة في الاتجاه السالب. التقط ثلاث صور إضافية عند نفس مواضع Z الخاصة بالسلسلة الأخرى. ستشكل هذه الصور السلسلة C.

بما أن الكاميرا تلتقط شدة المجال فقط، فإن معلومات الطور البصري تضيع. ومن أجل استعادتها وإيجاد المجال البصري، يتم استخدام طريقة المستويات الثلاثة الرقمية. وبمجرد إيجاد المجال البصري لكل سلسلة من الصور، استخدم تكامل الفضاء الحر لترجيع انتشار المجال البصري للسلسلة B إلى مستوى العدسة الخاص بالسلسلة A.

تأكد من إزاحة المجال ليعكس موضعه بالنسبة للمحور البصري. قم بنشر مجاله البصري في الفضاء الحر وصولاً إلى مستوى العدسة. كرر الخطوات نفسها لسلسلة C الموجودة أسفل المحور البصري.

قم بجمع الحقول الثلاثة لدمجها وزيادة حجم الفتحة اصطناعياً. وأخيراً، قم بنشر الحقل الناتج في الفضاء الحر وصولاً إلى مستوى الصورة. كان الهدف المستخدم في التجربة هو هدف اختبار USAF 1951 السلبي الموضح هنا في صورة عالية الدقة.

قارن هذه الصورة بالصورة ذات الدقة المنخفضة التي تم التقاطها عند الموضع المرجعي على المحور البصري. لا تظهر أي من قضبان الدقة في الصورة ذات الدقة الفائقة. بينما تظهر القضبان الرأسية حتى العنصر الثالث جهة اليمين.

بما أن الفتحة قد زادت في الاتجاه الأفقي X فقط، فلا يوجد تحسن في دقة تحليل القضبان الأفقية. بعد مشاهدة هذا الفيديو، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية عمل نظام دقة فائقة سلبي يعمل على زيادة فتحة العدسة اصطناعياً من خلال استخدام حركة منصة التصوير والحساب العددي. وعلى الرغم من أن العرض الذي شاهدته كان على منصة بصرية، إلا أن المفهوم المقترح قابل للتطبيق في أنظمة التصوير المحمولة جواً الحقيقية.