Tempo Multiplexing Super Risoluzione Tecnica di imaging da una piattaforma mobile

Un metodo per superare il limite di diffrazione ottica è presentato. Il metodo include un processo in due fasi: il recupero di fase ottica utilizzando l'algoritmo iterativo Gerchberg-Saxton, e spostamento sistema di imaging seguita dalla ripetizione del primo passo. Un sinteticamente maggiore apertura dell'obiettivo è generata lungo la direzione di movimento, producendo risoluzione di immagini superiore.

L'obiettivo generale di questa procedura è aumentare sinteticamente l'apertura dell'obiettivo di una piattaforma di imaging a scansione. Ciò si ottiene catturando prima tre immagini a bassa risoluzione, diversamente sfocate di un bersaglio mentre ci si muove lungo l'asse ottico del sistema. Il secondo passo consiste nello spostare l'intero sistema di imaging perpendicolarmente, quindi scattare tre immagini sfocate del bersaglio.

Quindi, sposta il sistema di imaging sull'altro lato dell'asse ottico e acquisisci altre tre immagini sfocate del bersaglio. Il passaggio finale consiste nel recuperare numericamente le fasi ottiche per determinare i campi ottici e quindi combinarli correttamente per ottenere un'immagine super risolta. In definitiva, viene generata un'apertura dell'obiettivo sinteticamente aumentata lungo la direzione del movimento, ottenendo una maggiore risoluzione dell'immagine.

Il vantaggio principale della tecnica proposta rispetto ad altri approcci di super risoluzione multiplexing nel tempo è che la nostra tecnica è passiva e quindi non richiede la proiezione di modelli di codifica che vengono successivamente inutilizzati per ottenere l'immagine super risolta, Questo esperimento viene normalmente eseguito in relativa oscurità. Tuttavia, parte del video viene girato con la luce accesa Per visualizzare meglio il protocollo, iniziare con l'allineamento approssimativo della lente di espansione del raggio laser e della fotocamera sullo stesso asse ottico. Monta sia l'obiettivo che la fotocamera su un tavolino di traslazione per consentire movimenti sottili perpendicolari all'asse ottico.

Inoltre, è possibile montare la telecamera su un tavolino di traslazione per piccoli movimenti paralleli all'asse ottico. Accendi il laser e usa un diaframma per assicurarti che la luce passi attraverso il centro dell'obiettivo. Quindi, accendi la fotocamera e usa il tavolino Z lineare per controllare l'allineamento del raggio laser.

Quando è allineata, sfocata, la fotocamera causerà solo la modifica delle dimensioni del punto, ma non causerà lo spostamento laterale del punto. Al termine dell'allineamento, inserire un bersaglio di prova dell'US Air Force davanti all'espansore del raggio. Posiziona il bersaglio in modo che la luce che lo attraversa passi attraverso il centro dell'obiettivo.

Utilizzare il tavolino Z lineare per mettere a fuoco il bersaglio. Questa posizione xz iniziale della fotocamera fungerà da punto di ancoraggio. Una volta raggiunta la messa a fuoco, inserire l'apertura quadrata da 0,1 pollici e acquisire la prima immagine del bersaglio.

Ora regola lo stadio Z lineare. Usalo per allontanare la fotocamera dal bersaglio di 0,2 pollici. Cattura una seconda immagine del bersaglio, sposta la fotocamera di altri 0,2 pollici di distanza.

Scatta una terza immagine. Queste tre immagini saranno indicate come la serie B. Riportare la telecamera nella posizione di ancoraggio originale prima di procedere.

Dopo essere tornati alla posizione di ancoraggio, iniziare a utilizzare lo spostamento lineare dello stadio X. L'intero sistema di imaging lateralmente a una distanza di 0,1 pollici positivi. Il sistema di imaging è ora fuori centro rispetto al raggio laser.

Cattura un'immagine del bersaglio da questa posizione. Regola il tavolino Z per allontanare la fotocamera dal bersaglio di 0,2 pollici. Cattura un'immagine, quindi spostala indietro di altri 0,2 pollici.

Scatta una terza immagine del bersaglio. Queste tre immagini saranno indicate come la serie A. Riportare la fotocamera in posizione di ancoraggio.

Partendo dalla posizione di ancoraggio, spostare il negativo della fotocamera di 0,1 pollici. Cattura altre tre immagini con le stesse posizioni Z delle altre serie. Queste immagini saranno della serie C.

Poiché la fotocamera acquisisce solo l'intensità del campo, le informazioni sulla fase ottica vengono perse. Per recuperarlo e trovare il campo ottico, utilizzare il metodo numerico a tre piani. Una volta trovato il campo ottico di ciascuna serie di immagini, utilizzare lo spazio libero fenale integrale per propagare il campo ottico della serie B alla lente che gioca per la serie A.

Assicurarsi che il campo sia spostato per riflettere la sua posizione rispetto all'asse ottico. Lo spazio libero propaga il suo campo ottico al piano della lente. Ripetere gli stessi passaggi per la serie C sotto l'asse ottico.

Somma i tre campi per combinarli e aumentare sinteticamente la dimensione dell'apertura. Infine, lo spazio libero propaga il campo risultante al piano dell'immagine. Il bersaglio utilizzato nell'esperimento era il bersaglio di prova negativo dell'USAF del 1951 mostrato qui in un'immagine ad alta risoluzione.

Confrontate questo con l'immagine a bassa risoluzione scattata nella posizione di ancoraggio sull'asse ottico. Nessuna delle barre di risoluzione è visibile nell'immagine super risolta. Le barre verticali sono visibili fino al terzo elemento a destra.

Poiché l'apertura è stata aumentata solo nella direzione orizzontale X, non vi è alcun miglioramento nella risoluzione delle barre orizzontali. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come utilizzare un sistema di super risoluzione passivo che aumenta sinteticamente l'apertura dell'obiettivo utilizzando il movimento della piattaforma di imaging e il calcolo numerico. Sebbene la dimostrazione che avete visto fosse su un banco ottico, il concetto proposto è fattibile per veri sistemi di imaging aereo.