亞像元的犆犆犇幾何超分辨方法

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1、第１６卷第１２期光學(xué)精密工程Ｖｏｌ．１６Ｎｏ．１２２００８年１２月ＯｐｔｉｃｓａｎｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｃ．２００８《航空相機技術(shù)》專題文章導(dǎo)讀丁亞林中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所航空遙感是獲取地面信息的重要技術(shù)手段，航空相機作為航空遙感器的主要載荷形式之一，被世界各國廣泛用于資源普查、地形測繪、軍事偵察等許多領(lǐng)域。航空相機按成像介質(zhì)可分為膠片型和ＣＣＤ傳輸型兩類；按成像方式又可分為推掃式、畫幅式和全景式（擺掃式）相機。世界發(fā)達(dá)國家（如美國、英國等）從２０世紀(jì)初開始研制以膠片為信息載體的航空相機。早期的相機焦距較短、載片量小、畫幅窄、地面分辨力低

2、；隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和對航空相機需求的牽引，２０世紀(jì)７０年代，長焦距、大載片量、寬畫幅、地面分辨力高的航空相機相繼面世。至２０世紀(jì)８０年代，國際先進國家的膠片型相機已經(jīng)發(fā)展至相當(dāng)高的水平。而ＣＣＤ探測器技術(shù)的日益成熟，推動了傳輸型相機的發(fā)展，２０世紀(jì)８０年代，發(fā)達(dá)國家開始研發(fā)ＣＣＤ實時傳輸型相機，至今已發(fā)展至很高的水平，且有迅速發(fā)展的勢頭。膠片型相機照相分辨率高，實時性差；ＣＣＤ傳輸型相機照相分辨率較膠片型低，但實時性強。因此，目前處于兩種介質(zhì)形式相機共存的態(tài)勢。影響相機成像質(zhì)量因素較多，主要有：設(shè)計、制造誤差；裝調(diào)、檢測誤差；載機運動（前向移動、姿態(tài)改變、照相距離改變、沖擊振

3、動等）引起的誤差；相機所處的環(huán)境條件（溫度、壓力）引起的誤差；相機成像過程中運動（掃描、調(diào)焦、補償運動等）引起的誤差，故保證相機的成像質(zhì)量需采用多種措施。本專欄的５篇文章屬于航空相機技術(shù)的內(nèi)容，從不同的角度給出保證相機成像質(zhì)量所采取的技術(shù)與方法，包括亞像元的ＣＣＤ幾何超分辨方法，航空相機減振結(jié)構(gòu)，航空相機自動檢焦方法，全景式航空相機的掃描角研究和全景航空相機前向像移補償?shù)臄?shù)字實現(xiàn)方法等?！秮喯裨模茫茫膸缀纬直娣椒ā芬晃奶岢隽藖喯裨模茫茫膸缀纬直娣椒ǎ簝善€陣ＣＣＤ集成在同一器件中，在線陣方向上錯開半個像元，同時讀出時間減半，通過交織重組圖像數(shù)據(jù)來合成高分辨率圖像。對雙線

4、性插值方法及亞像元成像方法進行了仿真，并定性定量地分析兩種方法的效果。結(jié)果表明，兩組仿真圖像中的ＰＳＮＲ比雙線性插值圖像分別高出１．４８６４ｄＢ和２．２０７０ｄＢ。該方法可以顯著地減輕欠采樣引起的圖像模糊，且實時性優(yōu)于雙線性插值方法?！缎滦秃娇展鈱W(xué)遙感器減振結(jié)構(gòu)》一文，設(shè)計了一套吊裝式減振系統(tǒng)，對該系統(tǒng)進行了仿真分析與試驗驗證。實驗結(jié)果表明，該減振結(jié)構(gòu)適合在較小的安裝空間下使用，可適應(yīng)工作環(huán)境中寬頻帶、大幅值的隨機振動要求，能夠滿足光學(xué)遙感器安裝與隔振的要求，在１０～２０００Ｈｚ頻帶范圍內(nèi)減振系統(tǒng)的傳遞率為０．３。《航空相機的自準(zhǔn)直自動檢焦方法研究》一文，針對航空相機在空中工作

5、時，因溫度、大氣壓力、照相距離變化引起光學(xué)系統(tǒng)的離焦現(xiàn)象，設(shè)計了一種利用自準(zhǔn)直原理實現(xiàn)自動檢焦的結(jié)構(gòu)，分析了光柵常數(shù)與反射鏡擺掃速率、接收元件響應(yīng)時間的關(guān)系，研究了光柵的刻線方向在焦平面上的擺放位置和不同光源參數(shù)對檢焦精度的影響。試驗結(jié)果表明，自動檢焦焦平面位置與實驗室光學(xué)標(biāo)定的焦平面位置偏差＜１／３半焦深，滿足成像要求，并在動態(tài)飛行試驗中獲得了良好的圖像?！度笆胶娇障鄼C的掃描角研究》一文，提出了一種根據(jù)掃描角、掃描起始角和目標(biāo)傾斜角之間關(guān)系推導(dǎo)掃描角的計算方法，給出了目標(biāo)傾斜角與掃描起始角和掃描角之間的關(guān)系圖。使用結(jié)果表明，這種方法確定的掃描角起始角和掃描角能使所成圖像滿足

6、重疊率的要求，給定目標(biāo)大多處于條帶覆蓋區(qū)域的中間，覆蓋區(qū)域?qū)挕Ｔ撍惴ㄓ嬎愫唵危m合在實際的工程設(shè)計中采用。《ＴＤＩＣＣＤ全景航空相機前向像移補償?shù)臄?shù)字實現(xiàn)方法研究》一文，提出了一種基于定點數(shù)字信號處理器的控制系統(tǒng)，以實時實現(xiàn)前向像移的補償算法。文章討論了數(shù)字伺服控制系統(tǒng)中的補償精度、算法選擇、相位計算、時間約束等問題，給出了一種適合于工程實際的硬件結(jié)構(gòu)與軟件流程。實驗結(jié)果表明，速度環(huán)的穩(wěn)速誤差為０．８５％，帶來的像移為０．４２５μｍ，位置環(huán)的歸位時間為０．８ｓ，滿足相機成像要求。文章編號１００４９２４Ｘ（２００８）１２２４４７０７亞像元的犆犆犇幾何超分辨方法徐正平１，２

7、，翟林培１，葛文奇１，趙秀影１，３，劉妍妍１，２，耿文豹１，２（１．中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所，吉林長春１３００３３；２．中國科學(xué)院研究生院，北京１０００３９；３．空軍航空大學(xué)，吉林長春１３００２２）摘要：為了在現(xiàn)有ＣＣＤ像元尺寸的基礎(chǔ)上提高ＣＣＤ像元分辨力，對ＣＣＤ幾何超分辨問題進行了研究。從研究現(xiàn)狀入收稿日期：２００８０６０６；修訂日期：２００８０８１５．基金項目：中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所創(chuàng)新工程資助項目（Ｎｏ．ＺＪ９９１３０Ｂ）２４４８光學(xué)精密工程第１