[发明专利]基于DMD的超分辨成像光学系统公差分析方法

权利要求书

1.基于DMD的超分辨成像光学系统的公差分析方法，其特征是，该方法包括的步骤如下：

步骤1，建立基于DMD的超分辨成像光学系统基本成像模型；

第一步，将分辨率为am*an的目标景象与成像物镜的PSF卷积，仿真模拟成像物镜的成像过程；

式中，(x,y)表示模糊图像坐标，b(x,y)表示模糊图像，i(x,y)表示原始清晰图像，k(x,y)表示模糊核函数，n(x,y)表示加性噪声，(s,t)表示原始清晰图像的坐标，k_s,t表示空间变化的点扩散函数；

获取光学系统的PSF时，在ZEMAX中可以直接提取所设置的9个视场的PSF矩阵，提取PSF矩阵时应保证PSF数据采样间隔与探测器像元尺寸相同，将所提取的9个视场的PSF按视场顺序进行拼接，将PSF矩阵的中心点坐标与视场点位置对应，即可获得不同视场位置的PSF；根据所提取的9个视场的PSF，再通过插值求取未知视场的PSF，以获取空间变化PSF；

使用的方法为基于主元分析的未知视场PSF插值获取方法，这种获取PSF模型的基本思想是寻找一组基函数，使得成像系统的PSF能够在由这组基函数所组成的函数空间内找到一个很好的近似；

第二步，将得到的图像与DMD编码模板进行叠加，对图像进行编码调制；

第三步，将编码后的图像与投影物镜的PSF卷积，仿真模拟投影物镜4成像过程；

第四步，将得到的am×an的图像降采样为m×n，仿真模拟低分辨率长波红外探测器成像过程；

第五步，通过重建算法将a²幅分辨率为m×n的图像重构为am×an的图像，实现a倍分辨率的图像重构；

步骤2，基于DMD的超分辨成像光学系统公差分析；

根据步骤1建立的基于DMD超分辨成像光学系统的成像模型，对系统进行公差分析，主要包括以下几个内容：

第一步，给出所要分析的公差类型，包括镜片偏心、倾斜、镜片间隔误差和离焦；

第二步，给出各公差项的公差预定值，按照重建图像PSNR值下降至所能接受的最低值给定公差预定值；

第三步，通过反向灵敏度法对超分辨成像光学系统进行公差分析，将引入随机误差后的超分辨成像光学系统的PSF代入仿真模型，通过仿真模型进行重建，并对重建结果进行分析，得到基于DMD的超分辨成像光学系统的公差范围。

2.根据权利要求1所述的基于DMD的超分辨成像光学系统的公差分析方法，其特征在于，步骤1中第一步所述的基于主元分析的未知视场PSF插值获取方法包括3个步骤：(1)已知点PSF的表征：选取PCA模型表征PSF，拟合获取已知点的PSF主元分析模型参数；(2)未知点的PSF参数插值计算：选取点插值法，获取未知点的PSF的模型参数；(3)未知点PSF的回归：将插值获取的参数带入PSF表征模型中拟合获取未知点的PSF；引入装调误差后，各视场PSF均发生变化，再重复上述步骤即可获得引入装调误差后的空间变化的PSF。