[发明专利]基于球面像差混叠观测的超分辨率成像方法

摘要

本发明公开了一种基于球面像差混叠观测的超分辨率成像方法，主要解决现有方法成像精度低、结构复杂和计算复杂度高的问题。其成像步骤是：(1)搭建具有显著球面像差效应的光学系统；(2)利用理论推导或仿真或实验测量方法得到光学系统的点扩散函数，并据此构造采样矩阵；(3)利用所搭建的光学系统对目标光信号进行混叠观测并通过低分辨传感器阵列采样，得到低分辨混叠图像；(4)根据压缩感知理论，结合采样矩阵，使用一种快速迭代优化算法对所得低分辨混叠图像进行重构，得到高分辨率图像。本发明具有系统结构简单、体积小，制作成本低，重构图像精度高，重构速度快的优点，可用于在小规模采样阵列下图像的获取和高分辨重建。

主权项

1.一种基于球面像差光学混叠观测的超分辨率成像方法，其特征在于：(1)采用瞳径焦距比大于1/10的球状透镜或透镜组搭建光学系统，使光学系统的点扩散函数具有接近低分辨CCD阵列大小的空间分布范围和径向随机性，并保证光学系统在有效成像范围内的线性移不变特性；(2)测量点扩散函数在高分辨率下的像素数值；(3)对光学系统的点扩散函数循环位移构成一个行数小于列数的循环矩阵，记为采样矩阵Φ；(4)利用上述设计的光学系统及后端的低分辨率CCD阵列，对成像物体进行一次曝光和采样量化，得到低分辨率的混叠图像，将其向量化，得到混叠图像向量y，并将该混叠图像向量y作为图像的压缩编码进行存储或传输；(5)在图像解码端，利用压缩感知理论从混叠图像向量y中计算出成像物体的超分辨图像：设该高分辨图像在Ψ域稀疏，求解1-范数优化式：s.t.ΦΨθ＝y，得到超分辨图像的稀疏表示θ，并将该稀疏表示反变换至空间域：x＝Ψθ，即得到所求的超分辨图像。