טכניקת ריבוב הזמן Super פתרון הדמיה מפלטפורמה נעה

המטרה הכללית של פרוצדורה זו היא להגדיל באופן סינתטי את מפתח העדשה של פלטפורמת דימוי סורקת. הדבר מושג תחילה על ידי לכידה של שלוש תמונות ברזולוציה נמוכה של יעד, עם מיקוד שונה (defocused), תוך כדי תנועה לאורך הציר האופטי של המערכת. השלב השני הוא להזיז את כל מערכת הדימוי באופן מאונך, ולאחר מכן ללכוד שלוש תמונות מפוסיק במיקוד של היעד.

בשלב הבא, העבירו את מערכת ההדמיה לצדו השני של הציר האופטי וצלמו שלוש תמונות מטושטשות (defocused) נוספות של המטרה. השלב הסופי הוא שחזור נומרי של הפאזות האופטיות על מנת לקבוע את השדות האופטיים, ולאחר מכן שילובם באופן נכון כדי להשיג תמונה ברזולוציה גבוהה (super resolved). בסופו של דבר, נוצרת פתח עדשה מוגדל סינתטית לאורך כיוון התנועה, מה שמעניק רזולוציית הדמיה גבוהה יותר.

היתרון העיקרי של הטכניקה המוצעת על פני גישות אחרות לרזולוציה-על באמצעות ריבוי זמן (time multiplexing super resolving) הוא שהטכניקה שלנו פסיבית, ולכן היא אינה דורשת הקרנה של תבניות קידוד שאינן נעשה בהן שימוש מאוחר יותר כדי להשיג את תמונת הרזולוציה-על. ניסוי זה מבוצע בדרך כלל בחשיכה יחסית. עם זאת, חלק מהסרטון צולם כאשר האור דולק כדי להמחיש טוב יותר את הפרוטוקול. התחילו את ההקמה ביישור גס של עדשת מרחיב קרן הלייזר והמצלמה על אותו ציר אופטי. התקינו הן את העדשה והן את המצלמה על במה להזזה (translation stage) כדי לאפשר תנועות עדינות בניצב לציר האופטי.

בנוסף, התקינו את המצלמה על במה עם תנועה מקבילה (translation stage) עבור תנועות קטנות במקביל לציר האופטי. הדליקו את הלייזר והשתמשו בצמצם (aperture iris) כדי לוודא שהאור עובר דרך מרכז העדשה. לאחר מכן, הדליקו את המצלמה והשתמשו בבמת Z הליניארית כדי לבדוק את יישור קרן הלייזר.

כאשר המערכת מכוונת, פוקוס לא מדויק (defocusing) של המצלמה יגרום רק לשינוי בגודל הכתם, אך לא יגרום להסטה צדית שלו. לאחר השלמת הכיוון, הכניסו מטרה לבדיקה של US Air Force לפני מרחיב האלומה. מקמו את המטרה כך שהאור העובר דרכה יעבור דרך מרכז העדשה.

השתמשו בבמה הליניארית של ציר Z כדי למקד את המטרה. מיקום ה-xz הראשוני הזה של המצלמה ישמש כנקודת העגינה. לאחר השגת מיקוד, הכניסו את הצמצם הריבוע של 0.1 inch וצלמו את התמונה הראשונה של המטרה.

כעת כוון את במהלת ה-Z הלינארית. השתמש בה כדי להרחיק את המצלמה מהמטרה ב-0.2 inches. צלם תמונה שנייה של המטרה, והרחק את המצלמה ב-0.2 inches נוספים.

צלם תמונה שלישית. שלוש תמונות אלו יכונה סדרה B. החזר את המצלמה לעמדת העיגון המקורית שלה לפני ההמשך.

לאחר החזרה לעמדת העגינה, התחל להשתמש בהזזה הליניארית של שלב X. הזז את כל מערכת הדימוג הצידה למרחק חיובי של 0.1 inches. כעת מערכת הדימוג נמצאת מחוץ למרכז קרן הלייזר.

צלם תמונה של המטרה ממיקום זה. התאם את במה Z כדי להזיז את המצלמה הרחק מהמטרה ב-0.2 inches. צלם תמונה, ולאחר מכן הזז אותה חזרה ב-0.2 inches נוספים.

צ 찍ו תמונה שלישית של המטרה. שלוש תמונות אלו יכונו סדרה A. החזירו את המצלמה לעמדת העיגון.

החל ממיקום העיגון, הזז את המצלמה ב-0.1 inches בכיוון השלילי. צלם שלוש תמונות נוספות באותם מיקומי Z כמו בסדרות האחרות. תמונות אלו יהיו סדרה C.

מכיוון שהמצלמה לוכדת רק את עוצמת השדה, מידע הפאזה האופטית הולך לאיבוד. כדי לשחזר אותו ולמצוא את השדה האופטי, השתמש בשיטת שלושת המישורים הנומרית. לאחר מציאת השדה האופטי של כל סדרת תמונות, השתמש באינטגרל המרחב החופשי הפנומנלי כדי לבצע פגיבייה (back propagate) של השדה האופטי של סדרה B למיקום העדשה של סדרה A.

וודאו שהשדה הוזז כדי לשקף את מיקומו ביחס לציר האופטי. הפגין את השדה האופטי שלו במרחב חופשי עד למישור העדשה. חזרו על אותם שלבים עבור סדרת C מתחת לציר האופטי.

סכמו את שלושת השדות כדי לשלב אותם ולהגדיל באופן סינתטי את גודל המפתח. לבסוף, העבירו את השדה המתקבל בהגבלה של מרחב חופשי (free space propagate) אל מישור הדמות. המטרה ששימשה את הניסוי הייתה מטרה השלילית 1951 USAF המוצגת כאן בתמונה ברזולוציה גבוהה.

השוו זאת לתמונת הרזולוציה הנמוכה שצולמה במיקום העגינה על הציר האופטי. אף אחד מפסי הרזולוציה אינו נראה בתמונה בעלת הרזולוציה הגבוהה (super resolved). הפסים האנכיים נראים עד לאלמנט השלישי מימין.

מכיוון שהמפתח הוגדל רק בכיוון האופקי X, לא חל שיפור ברזולוציה של הפסים האופקיים. לאחר צפייה בסרטון זה, אמורה להיות לכם הבנה טובה לגבי האופן שבו מערכת רזולוציה-על פסיבית מגדילה באופן סינתטי את מפתח העדשה באמצעות תנועת פלטפורמת ההדמיה וחישוב נומרי. למרות שההדגמה שראיתם בוצעה על שולחן אופטי, הקונספט המוצע הוא ישים עבור מערכות הדמיה אוויריות ממשיות.