[发明专利]一种非干涉合成孔径超分辨成像重构方法

权利要求书

1.一种非干涉合成孔径超分辨成像重构方法，其特征在于，具体步骤为：

步骤1：以圆形采样方案采集待测目标的低分辨率图像；

步骤2：对低分辨率图像进行配准和裁剪，裁剪出来的方形图像进行去噪处理；

步骤3：将拍摄到的中心子孔径的低分辨率图像进行插值放大作为初始高分辨率图像；

步骤4：从高分辨率频谱上截取相应的子孔径，并用模拟退火算法校正当前子孔径的位置；

步骤5：利用基于自适应步长的最优化求解算法对当前子孔径的频谱和孔径函数进行更新，获得高分辨率频谱信息。

2.根据权利要求1所述的非干涉合成孔径超分辨成像重构方法，其特征在于，所述圆形采样方案为采集的图像子孔径中心分别位于圆心以及半径为r、2r、3r……Nr递增的同心圆的圆周上，且在每一个圆周上，指定数量的子孔径均匀分布。

3.根据权利要求1所述的非干涉合成孔径超分辨成像重构方法，其特征在于，利用非干涉合成孔径超分辨成像系统进行低分辨率图像采集，所述非干涉合成孔径超分辨成像系统包括依次设置的激光器(1)、正透镜1(2)、正透镜2(3)、偏振片(5)、成像镜头(6)、相机(7)、二轴精密位移台(8)，所述待测目标(4)设置在正透镜2(3)、偏振片(5)之间，所述正透镜1(2)、正透镜2(3)、待测目标(4)、偏振片(5)的光轴重合，且激光器(1)发出的光束的中心与光轴重合，所述二轴精密位移台(8)的移动平面与上述光轴垂直，所述成像镜头(6)设置在相机(7)上，相机(7)设置在二轴精密位移台(8)的载物台上。

4.根据权利要求1所述的非干涉合成孔径超分辨成像重构方法，其特征在于，利用模拟退火算法校正当前子孔径的位置的具体方法为：

步骤4.1：设置模拟退火算法的搜索范围和搜索步长；

步骤4.2：在搜索范围内进行搜索，获得当前偏移量下取出来的子孔径频谱以及当前子孔径对应的振幅图像；

步骤4.3：根据当前子孔径对应的振幅图像以及实际拍摄到的图像，计算误差函数；

步骤4.4：找到所有搜索次数中，误差函数E(j)最小时所对应的搜索次数，并计算对应的子孔径频谱校正量(Δu_s，Δv_s)。

5.根据权利要求4所述的非干涉合成孔径超分辨成像重构方法，其特征在于，第j次搜索的误差函数的计算公式为：

其中，为第m行，第n列的子孔径位置相机实际拍摄到的强度图像，为当前子孔径对应的振幅图像。

6.根据权利要求1所述的非干涉合成孔径超分辨成像重构方法，其特征在于，利用基于自适应步长的最优化求解算法对当前子孔径的频谱和孔径函数进行更新，获得高分辨率频谱信息的具体步骤为：

步骤5.1：利用实际拍摄图像进行复振幅更新，更新公式如下：

式中，(u_i，v_i)为第i个子孔径经过位置校正之后在频域的偏移量；为当前子孔径对应的实拍低分辨率强度图像；

步骤5.2：进行子孔径振幅更新和孔径函数更新；

步骤5.3：重复步骤5.1～5.2直至更新完所有的子孔径，第k轮迭代更新完成后，计算当前迭代次数的误差函数，具体为：

步骤5.4：根据误差函数ε^k计算下一轮迭代的更新步长a^k+1，更新公式为：

步骤5.5：若更新步长α^k+1小于设定的阈值，则认为重构结果收敛，得到高分辨率频谱信息；否则重复步骤4与步骤5，直至重构结果收敛。

7.根据权利要求1所述的非干涉合成孔径超分辨成像重构方法，其特征在于，进行子孔径振幅更新和孔径函数更新的具体公式如下：

其中，δ是防止分母为0的正则化参数，α为更新的步长，γ为防止分母为0的正则化参数，β为更新孔径函数的更新步长。