[发明专利]基于阿达玛变换编码的高分辨率光学遥感载荷系统

说明书

技术领域

本发明属光学领域，涉及一种高分辨率光学遥感载荷系统，尤其涉及一种基于阿达玛变换编码的高分辨率光学遥感载荷系统。

背景技术

在高分辨率光学遥感有效载荷系统研制中，一个很关键的约束因素是空间分辨率与探测器像元大小以及系统体积重量等之间的矛盾。为了实现高分辨率，希望探测器像元尺寸越小越好，光学系统焦距越长越好。但光学系统焦距的增长会增加加工装调的难度及载荷体积和重量，高灵敏的高端小像元成像器件则只能依赖进口。受国内工业基础和探测器制造等方面的制约限制，在高分辨率光学相机研制中如果完全依靠增加光学系统焦距、减小探测器像元尺寸等方法，其难度相当大。

分辨率提高方法在国内外的高分辨率航空航天用相机中开始逐步得到应用，它的基本原理是采用特殊的焦平面方法或者多幅图像融合处理技术，间接提高采样频率，减少频谱混叠，从而获取更高分辨率的图像细节信息，提高图像的空间分辨率。该方法分两种：过采样方法和亚像元方法。

过采样方法是采用一套探测器，采集同一目标不同时刻的多幅图像，经过特殊的图像融合处理方法，得到分辨率提高后的新图像，分辨率提高倍数与低分辨率图片的数量密切相关。理论上，如果要提高分辨率n倍，则至少需要n²幅低分辨率图像才可以获得病态方程的可能解，实际应用中由于配准方法以及图像之间信息的相关程度，往往需要2n²幅以上的低分辨率原始图像才能获得可靠的高分辨率图像。该技术在应用时，要求遥感平台有高精度的指向调节能力，同时要求遥感器多次重访，以对同一个地面目标进行多幅成像。

亚像元方法采用多组探测器相互间空间位置的特殊布置，采集同一目标同一时刻的多幅图像，与图像融合处理方法结合提高分辨率。典型实现方法是采用光学棱镜拼接方法，两个探测器的感光面在像元方向错开半个像元，也可在45°方向各错开半个像元。两个探测器同时成像，两幅图像经过特殊处理后，得到高分辨率的新图像。该方法的缺点是拼接机构复杂，另外棱镜分像降低了入射到探测器靶面上的光能量。

阿达玛变换技术则是一种类似于傅里叶变换的光调制技术，它采用以阿达玛矩阵为基础的二元正交变换，具有多通道同时探测和高光通量的优点，近四十年来在多通道光谱成像技术领域得到应用。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种可多通道同时探测、高能量输入、结构简单、成本低、使用方式灵活、设备体积小、重量轻的基于阿达玛变换编码的高分辨率光学遥感载荷系统。

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种基于阿达玛变换编码的高分辨率光学遥感载荷系统，包括成像镜和探测器，其特殊之处在于：所述基于阿达玛变换编码的高分辨率光学遥感载荷系统还包括阿达玛编码模板；所述成像镜、阿达玛编码模板以及探测器依次设置于同一光轴上。

上述阿达玛编码模板是在平板玻璃的一面镀制阿达玛编码膜层。

上述平板玻璃上与镀制有阿达玛编码膜层相对的一面镀制增透膜。

上述阿达玛编码模板与探测器是胶合或紧贴的。

上述平板玻璃上镀制有阿达玛编码膜层的一面和探测器胶合或紧贴。

上述阿达玛编码膜层是采用二维阿达玛变换循环编码或一维阿达玛变换循环编码所形成的。

上述阿达玛编码膜层是铬膜、银膜或铝膜。

上述成像镜是折射镜、反射镜或者折反镜。

上述探测器是电荷耦合器件CCD或互补金属氧化物半导体CMOS光电传感器件。

上述探测器是面阵探测器或线阵探测器。

本发明的优点是：

1、可多通道同时进行探测以及高能量输入。本发明利用阿达玛变换对探测器像元进行细分编码调制提高分辨率，具有多通道同时探测和高能量输入量的优点。在实现相同空间分辨率的条件下，信号的均方差可减小(m×n/4)倍，相应地，信噪比可提高(m×n)^1/2/2倍。

2、结构简单、体积小、重量轻、成本低廉。本发明可在不改动常规成像设备任何技术参数的条件下，仅在探测器焦面前增加按阿达玛变换编码制作的模板，通过计算机解码处理即可实现空间分辨率的提高，具有结构简单、体积小、重量轻、成本低的优点。

3、使用方式灵活多样。本发明载荷系统中分辨率提高的程度由阿达玛变换编码的阶数决定，无需改动设备的技术参数和结构，通过选择不同阶数和样式的阿达玛编码模板即可灵活设置所需达到的空间分辨率，使用方式灵活多样。

附图说明

图1为本发明系统的结构示意图；