Multipleksowanie czasowe Technika super rozdzielczości do obrazowania z ruchomej platformy

Summary

Przedstawiono metodę pokonywania limitu dyfrakcji optycznej. Metoda obejmuje dwuetapowy proces: optyczne odzyskiwanie fazy za pomocą iteracyjnego algorytmu Gerchberga-Saxtona oraz przesunięcie systemu obrazowania, po którym następuje powtórzenie pierwszego kroku. Syntetycznie zwiększona apertura obiektywu jest generowana wzdłuż kierunku ruchu, co zapewnia wyższą rozdzielczość obrazowania.

Abstract

Proponujemy metodę zwiększania rozdzielczości obiektu i pokonywania limitu dyfrakcji systemu optycznego zainstalowanego na ruchomym systemie obrazowania, takim jak platforma powietrzna lub satelita. Poprawa rozdzielczości jest uzyskiwana w dwuetapowym procesie. Najpierw rejestrowane są trzy obrazy o niskiej rozdzielczości o różnie rozogniskowanym, a faza optyczna jest pobierana przy użyciu ulepszonego iteracyjnego algorytmu opartego na Gerchbergu-Saxtonie. Odzyskiwanie fazy pozwala na numeryczną wsteczną propagację pola do płaszczyzny apertury. Po drugie, system obrazowania jest przesuwany i pierwszy krok jest powtarzany. Uzyskane pola optyczne w płaszczyźnie przysłony są łączone i wzdłuż kierunku ruchu generowana jest syntetycznie zwiększona apertura obiektywu, co daje wyższą rozdzielczość obrazowania. Metoda przypomina dobrze znane podejście z reżimu mikrofalowego zwane radarem z syntetyczną aperturą (SAR), w którym rozmiar anteny jest syntetycznie zwiększany wzdłuż kierunku propagacji platformy. Proponowana metoda została zademonstrowana za pomocą doświadczenia laboratoryjnego.

Introduction

W obrazowaniu radarowym, wąskokątna wiązka impulsów o częstotliwości radiowej (RF) jest transmitowana za pomocą anteny zamontowanej na platformie. Sygnał radarowy jest przesyłany w kierunku bocznym w kierunku powierzchni^1,2. Odbity sygnał jest rozpraszany wstecznie od powierzchni i jest odbierany przez tę samą antenę². Odebrane sygnały są konwertowane na obraz radarowy. W radarze z rzeczywistą aperturą (RAR) rozdzielczość w kierunku azymutu jest proporcjonalna do długości fali i odwrotnie proporcjonalna do wymiaru apertury³. W związku z tym wymagana jest większa antena, aby uzyskać wyższą rozdzielczość azymutalną. Trudno jest jednak pr....

Protocol

1. Ustawienie wyrównania

1. Zacznij od przybliżonego ustawienia lasera, wzmacniacza wiązki, obiektywu i kamery na tej samej osi; to będzie oś optyczna.
2. Włącz laser (bez celu USAT) i upewnij się, że światło przechodzi przez środek soczewki. Użyj przysłony, aby to zweryfikować.
3. Włącz aparat i upewnij się, że światło skupia się na środku aparatu.
4. Przesuń kamerę do tyłu, korzystając ze stolika liniowego Z. Ponieważ system staje się nieostry, plamka światła będzie się powiększać. Upewnij się, że środek plamki pozostaje w tej samej pozycji bocznej. Jeśli nie, ostrożnie zmień położenie systemu obrazowania i powtarzaj ten krok, aż plamka....

Results

Przykład dla dziewięciu przechwyconych obrazów (trzy obrazy rozmyte w trzech pozycjach bocznych) jest pokazany na rysunku 3.

Przykład zbieżności G-S pokazano na rysunku 4. Współczynnik korelacji dla obrazu centralnego I_1,b wynosi powyżej 0,95, a współczynnik korelacji dla obrazów bocznych I_1,a i I_1,c wynosi powyżej 0,85 (w pełnej symulacji numerycznej wszystkie przekroczyły 0,99).

Reprezentatywny wyn.......

Discussion

Koncepcja radaru z syntetyczną aperturą optyczną (OSAR), która została przedstawiona w tym artykule, to nowe podejście superrozdzielcze, które wykorzystuje algorytm G-S i technikę skanowania w celu poprawy rozdzielczości przestrzennej obiektu w kierunku skanowania. Ruch platformy obrazowania może być generowany samodzielnie podczas korzystania z platformy lotniczej lub satelitarnej. W przeciwieństwie do wielu technik multipleksowania SR w czasie, nasza metoda nie wymaga żadnych informacji a priori o obiekcie, po.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Czerwony moduł laserowy	Thorlabs	LDM635
10X Galilean Beam Expander	Thorlabs	BE10M-A
Negative 1951 USAF Test Target	Thorlabs	R3L3S1N
Uchwyt filtra dla 2 w Square Filters	Thorlabs	FH2
1 in Linear Translation Stage	Thorlabs	PT1	2x
Mocowanie obiektywu do Ø 1 w Optics	Thorlabs	LMR1
Lens f = 100.0 mm	Thorlabs	AC254-100-A
Anatomiczna przysłona irysowa aktywowana pierścieniem		SM1D12C
2,5 mm x 2,5 mm Apertura & Oslash; 1 w			produkcji wewnętrznej
Kamera CMOS o wysokiej rozdzielczości	Thorlabs	DCC1545M