[发明专利]基于多重欠采样实现光学遥感器像能量超频采样的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于多重欠采样实现光学遥感器像能量超频采样的方法，属于光学测试技术领域。

背景技术

高分辨率、高光学传递函数值是光学遥感器长久发展以来一直追求的目标。由于其光学镜头的衍射极限的限制，焦面器件的采样间隔都不会小于光学镜头的极限分辨率，采样频率受到限制，在整机状态下焦面器件的采样频率都会低于重建实际像能量分布所需的频率，也即低于像能量分布的乃奎斯特频率，因此无法全面的评价遥感器整机的光学性能。

现有技术一是利用高倍率的显微物镜将像放大，再用焦面器件接收放大后的像能量，从而实现高频率的采样，但是这种方法在光学遥感器整机测试中因其整机为封闭结构，无法加入显微物镜。二是使用图像处理方法实现高频采样，主要有曲面拟合和模板运算，但这种方法得到的高频采样值并非真实像能量分布值，精度较差。

发明内容

本发明的技术解决问题是：针对现有技术的不足，提供了一种基于多重欠采样实现光学遥感器像能量超频采样的方法，本发明采用移相采样的方式实现光学遥感器的像能量分布的超频采样，且采样值为实际像能量分布值，为光学遥感器整机光学性能评价和实现超分辨率成像奠定了基础。

本发明的技术解决方案是：

基于多重欠采样实现光学遥感器像能量超频采样的方法，包括下列步骤：

(1)基于欠采样焦面器件的响应正比于落于其上的像能量在空间上的积分值的特性，再采用移相采样的方式实现像能量分布的超频采样。确定光学遥感器焦面像元尺寸a以及在该像元尺寸下的欠采样频率f₁和所需采样频率f₂，f₂>f₁(f₁为欠采样低频率，f₂为超频采样频率，通过利用f₁进行多次采样，求的在f₂采样下的能量分布)；

(2)计算成像信号的移动步数k和移动步长dx：

k＝f₂/f₁，且向上取整

dx＝a/k

相当于将每个像元等分成k个更小的宽度为dx的单元，将像相对于焦面以dx为步长移动，共移动k-1次。

(3)利用采样频率f₁对光学遥感器像能量进行采样得到采样数据矩阵SD；具体实现方法如下：

(3a)利用采样频率f₁对像能量进行采样，得到采样数据SD₁，记为：

SD₁＝[P₁₁ P₁₂...P_1n]

其中

P₁₁ P₁₂...P_1n为像能量在采样频率f₁下的采样值，n为采样像元数，取正整数，X＝[x₁,x₂...x_kn...]为像能量在采样频率f₂下的采样值；

(3b)将成像信号相对于光学遥感器的焦面移动dx，再利用采样频率f₁对像能量进行采样得到采样数据SD₂，记为：

SD₂＝[P₂₁ P₂₂...P_2n]

其中

P₂₁ P₂₂...P_2n为像能量在采样频率f₁下的采样值；

(3c)以此类推，将成像信号相对于光学遥感器的焦面第k-1次移动dx，再利用采样频率f₁对像能量进行采样得到采样数据SD_k，记为：

SD_k＝[P_k1 P_k2...P_kn]

其中

P_k1 P_k2...P_kn为像能量在采样频率f₁下的采样值；

(3d)将步骤(3a)-(3c)得到采样数据SD₁,SD₂...SD_k组成采样数据矩阵SD：