[发明专利]提高阵列探测器成像分辨率的系统及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电成像技术领域，特别涉及一种提高阵列探测器成像分辨率的系统及其实现方法。

背景技术

随着光电成像技术的飞速发展，利用阵列探测器进行光电成像的方式得到了广泛的应用。

所述阵列探测器是图像采集及数字化处理不可缺少的器件，其空间分辨率（空间分辨率直观的理解就是通过仪器可以识别物体的临界几何尺寸）受到阵列探测器件的像素几何尺寸的限制，使被采集目标的一部分信息发生丢失，从而造成图像分辨率的下降。以CCD（Charge-coupled Device，电荷耦合元件）摄像器件为例进行说明，CCD摄像器件的每个光敏单元都是分离的，因此，CCD探测到的不是整个图像的信息，而是其中被光敏面覆盖的部分，读出的信号是光敏单元感光面上的平均强度，然后，经过模数转换以数字信号的方式进行存储和显示。因此CCD对信号的采样不是连续的，而是以矩形脉冲连续的目标图像以不连续的形式表现出来，这必将使图像的分辨率降低。为了获得符合要求的原始图像，必须提高CCD图像的分辨率，将丢失的信息补回来。

提高CCD图像的分辨率，从而获得有采样间隔的图像可以通过被摄物成的像与CCD图像传感器之间发生微小相对位移来记录多幅图像实现。但由于CCD像素大小大概只有10μm，因此要控制像平面在μm量级移动的精度差、操作困难大。现有技术中，通常采用机械扫描方式或者多次移动阵列探测器来实现。但是，这种方法精度差、难度高，操作起来很困难，不利于应用在精度要求高的阵列探测器上。

因此，如何提高阵列探测器件的成像分辨率，成了亟需解决的关键问题。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种提高阵列探测器成像分辨率的系统及其实现方法，克服了传统方法采用机械扫描方式或者多次移动阵列探测器精度差，难度高的缺点。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种提高阵列探测器成像分辨率的系统，其包括：

光楔调制器，其包括第一光楔和第二光楔，所述第一光楔和第二光楔的主截面平行且同向放置；

镜头；

分色滤镜；

探测器单元;

其中，所述光楔调制器、镜头、分色滤镜和探测器单元依次放置；所述光楔调制器的光轴与镜头的光轴重合，所述镜头的光轴与探测器单元所在的表面垂直，并在探测器单元表面的中心位置。

所述的提高阵列探测器成像分辨率的系统，其中，所述探测器单元为CCD。

所述的提高阵列探测器成像分辨率的系统，其中，所述第一光楔和第二光楔的折射角均为0.028rad，折射率均为1.5。

所述的提高阵列探测器成像分辨率的系统，其中，所述镜头的焦距为16mm。

一种所述的提高阵列探测器成像分辨率的系统的实现方法，其中，所述方法包括以下步骤：

S1，所述光楔调制器对准目标物体；

S2，在光楔调制器不旋转的情况下拍得图像，并将其作为中部图像；

S3，顺时针旋转第二光楔178.7210度，得到下移图像；

S4，顺时针旋转第一光楔180度，顺时针旋转第二光楔180度，得到上移图像；

S5，顺时针旋转第一光楔90度，顺时针旋转第二光楔90度，得到左移图像；

S6，顺时针旋转第一光楔180度，顺时针旋转第二光楔180度，得到右移图像；

S7，通过中部图像、上移图像、下移图像、左移图像和右移图像得到高分辨率的图像。

本发明提供的提高阵列探测器成像分辨率的系统及其实现方法，所述提高阵列探测器成像分辨率的系统包括依次放置的光楔调制器、镜头、分色滤镜和探测器单元。通过旋转光楔调制器使成像平面发生多次微小移动，从而获得多幅具有互补信息区间的图像，进而将所述具有互补信息区间的图像合成一幅高分辨率图像，达到提高阵列探测器成像分辨率的目的。

附图说明

图1为本发明的提高阵列探测器成像分辨率的系统的较佳实施方式的结构示意图。

图2为现有技术折射棱镜的光路原理示意图。

图3a、3b和3c分别为图1所示系统中光楔调制器（包括两个光楔）绕光轴相对旋转的光路原理示意图。

图4为图1所示系统的光路原理示意图。

图5为本发明提高阵列探测器成像分辨率系统实现方法的流程图。

图6为图5所示方法中通过低分辨率图像计算出高分辨率图像的原理示意图。

具体实施方式