[发明专利]基于高光谱图像的光学多孔径成像系统平移误差测量方法

说明书

本发明公开了一种基于高光谱图像的光学多孔径成像系统平移误差测量方法，其包括以下步骤：通过光学多孔径成像系统中的高光谱成像设备获得被观测目标或景物的高光谱图像。再通过计算机将上述的高光谱图像进行如下处理：计算高光谱图像中不同波段图像的图像评价值，并建立该评价值和波段图像对应波长的数组；再通过将上述得到的图像评价值列表数组，计算出波长和图像评价值的变化曲线关系，推导出所对应的平移误差。使用上述过程便可实现通过观测扩展景物或目标完成光学多孔径成像系统的平移误差测量。

技术领域

本发明涉及光学多孔径成像系统的技术领域，特别涉及一种基于高光谱图像的光学多孔径成像系统平移误差测量方法，其为使用光学多孔径成像系统获得的高光谱图像得到该光学多孔径成像系统的平移误差(piston error)的方法。

背景技术

光学多孔径成像系统是未来成像系统发展的一种趋势。大口径的光学成像系统可满足天文、对地观测等对高分辨率成像的日益增长的需求，以目前的加工技术和材料，单镜面的口径极限为8米级。其次，经验表明对于单口径望远镜而言，其成本和口径的平方成正比。另外，过大的口径使得现有机械支撑结构难以满足要求，运输的难度和成本也增加。而对于光学多孔径成像系统其通过多个孔径达到等效口径的角分辨率，同时，单个口径却较小、重量轻、成本低，可灵活布局。

探测平移误差是光学多孔径成像系统实现合成口径衍射成像的关键。在多孔径成像系统中，其平移误差(piston error)是所有像差中对像质影响最显著的一种特有像差。因此能否探测出平移误差再将其校正是光学多孔径成像系统实现等效合成口径分辨率成像的关键，为此许多团队与研究者也提出了各自的探测平移误差方法。但当前多种方法是利用来自若干光年距离外，可等效点光源的恒星的平行光束实现对多孔径成像系统的平移误差测量，当这些方法使用数百公里处的扩展景物光学图像时，这些方法的测量原理无法实现对平移误差的测量。

当前多孔径成像系统在观测扩展目标时，无法有效探测平移误差。在利用多孔径成像系统对地遥感观测时，由于载荷平台的运行轨道和姿态决定了其无法观测类似恒星这样点光源目标来测量平移误差。因此，通过观测扩展景物或目标来测量平移误差是多孔径成像系统实现对地观测的关键环节。

针对该技术问题，本发明提出基于高光谱图像的光学多孔径成像系统的平移误差测量方法，可以实现光学多孔径成像系统观测扩展景物或目标时，利用观测获取的高光谱图像，实现对多孔径成像系统的平移误差测量，为系统校正平移误差达到衍射极限成像提供补偿反馈参考和数据。

发明内容

本发明的方法解决问题是：克服现有的平移误差探测方法当使用扩展目标或景物作为光源时，无法实现对多孔径成像系统平移误差进行测量的不足。提供一种对光学多孔径成像系统可行的测量不同孔径间的平移误差方法，并且该方法工程上的复杂度与成本较低。

本发明的技术解决方案是：一种基于高光谱图像的光学多孔径成像系统平移误差测量方法，本方法利用光学多孔径成像系统中的光谱成像设备获得被观测目标或景物的高光谱图像，根据不同波段的光谱图像在成像时，平移误差对多孔径成像系统的点扩展函数调制程度不同，可通过对光谱图像进行图像质量评价，得到波段图像对应波长和其图像质量评价值关系，同时图像质量评价值的变化反应了点扩展函数受平移误差调制的变化。再根据点扩展函数的变化规律推导出对应的平移误差。该方法包括以下步骤：

步骤a.自适应光学系统校正光学多孔径成像的光学畸变误差后，再通过光学多孔径成像系统中的光谱成像设备获得被观测目标或景物的高光谱图像。

步骤b.通过计算机将上述的高光谱图像进行如下处理：

(b1).计算不同波段图像的图像质量评价值，并建立该评价值和波段图像对应波长的列表，形成数据数组。

(b2).通过将上述得到的图像质量评价值数组，结合对应的波段图像所的中心波长，计算或拟合出波长和图像质量评价值的周期变化关系，推导出所对应的平移误差。