可動プラットホームからの撮像のための時間多重超解像技術

この手順の全体的な目標は、走査型イメージングプラットフォームのレンズ開口を合成的に増加させることです。これは、最初に、システムの光軸に沿って移動しながら、ターゲットの3つの低解像度の焦点ぼけ画像をキャプチャすることによって達成されます。2番目のステップは、イメージングシステム全体を垂直にシフトし、ターゲットの3つの焦点ぼけ画像を撮影することです。

次に、イメージングシステムを光軸の反対側に移動し、ターゲットの焦点ぼけた画像をさらに3つキャプチャします。最後のステップは、光学場を決定するために光学位相を数値的に取得し、それらを適切に組み合わせて超解像画像を実現することです。最終的に、合成的に増加したレンズの絞りが移動方向に沿って生成され、より高いイメージング解像度が得られます。

提案された手法が他の時間多重超解像アプローチに対する主な利点は、我々の技術が受動的であり、したがって、超解像画像を得るために後で使用されない符号化パターンの投影を必要としないことである。ただし、ビデオの一部はライトが点灯した状態で撮影されていますプロトコルをよりよく視覚化するために、レーザービームエキスパンダーレンズとカメラを同じ光軸上に大まかに位置合わせしてセットアップを開始します。レンズとカメラの両方を並進ステージに取り付けて、光軸に対して垂直な微妙な動きを可能にします。

さらに、カメラを平行移動ステージに取り付けて、光軸に平行な小さな動きを実現します。レーザーをオンにし、絞りアイリスを使用して、光がレンズの中心を通過することを確認します。次に、カメラの電源を入れ、リニアZステージを使用してレーザービームの位置を確認します。

位置合わせしてピントをぼかすと、カメラはスポットのサイズを変更するだけで、スポットの横方向のシフトは引き起こしません。位置合わせが完了したら、ビームエキスパンダーの前に米空軍のテストターゲットを挿入します。ターゲットを通過する光がレンズの中心を通過するようにターゲットを配置します。

ターゲットに焦点を合わせるために、線形Zステージを使用します。カメラのこの初期 xz 位置は、アンカー ポイントとして機能します。ピントが合ったら、0.1インチ四方の絞りを挿入し、ターゲットの最初の画像をキャプチャします。

次に、線形Zステージを調整します。これを使用して、カメラをターゲットから0.2インチ離します。ターゲットの 2 番目の画像をキャプチャし、カメラをさらに 0.2 インチ離します。

3 枚目の画像を撮ります。これら3つの画像をBシリーズと呼びます。続行する前に、カメラを元のアンカー位置に戻してください。

アンカー位置に戻ったら、リニアXステージシフトの使用を開始します。イメージングシステム全体は、横方向に正の0.1インチの距離です。イメージングシステムは、レーザービームの中心から外れています。

この位置からターゲットの画像をキャプチャします。Zステージを調整して、カメラをターゲットから0.2インチ離します。画像をキャプチャし、さらに 0.2 インチ戻します。

ターゲットの 3 枚目の画像を撮ります。これら3つの画像はAシリーズと呼ばれます。カメラをアンカー位置に戻します。

アンカー位置から開始して、カメラをマイナス0.1インチシフトします。他のシリーズと同じZ位置でさらに3つの画像をキャプチャします。これらの画像はCシリーズになります。

カメラはフィールド強度のみをキャプチャするため、光学位相情報が失われます。それを回復して光学場を見つけるには、数値3平面法を利用します。各画像シリーズの光学場が見つかったら、フェナル自由空間積分を使用して、Bシリーズの光学場をAシリーズのレンズに逆伝播します。

光軸に対する位置を反映するようにフィールドがシフトされていることを確認してください。自由空間は、その光学フィールドをレンズ面に伝播します。光軸の下のCシリーズについても同じ手順を繰り返します。

3つのフィールドを合計して組み合わせ、絞りサイズを合成的に拡大します。最後に、自由空間は結果のフィールドを像平面に伝播します。実験で使用されたターゲットは、高解像度の画像で示されている1951年のアメリカ空軍のネガティブテストターゲットでした。

これを、光軸上のアンカー位置で撮影した低解像度の画像と比較してください。解像度バーは、スーパー解像度の画像に表示されません。垂直バーは、右側の 3 番目の要素まで表示されます。

絞りは水平方向Xでのみ増加したため、水平バーの解像度は向上しません。このビデオを見た後、イメージングプラットフォームの動きと数値計算を使用してレンズの絞りを合成的に増加させるパッシブ超解像システムの方法をよく理解しているはずです。ご覧になったデモンストレーションは光学ベンチでのものでしたが、提案されたコンセプトは実際の空中イメージングシステムでも実現可能です。