一种图像稳定的超分辨率成像系统及方法
【专利摘要】本发明是一种图像稳定的超分辨率成像系统及方法，其包括在被观测的目标光束的传播路径的成像光路方向依次放置成像光学元件组、摆镜、分光镜、成像镜头组和成像相机，超分辨率图像合成单元的输入端与成像相机的输出端连接，超分辨率图像合成单元，用于将接收成像相机传送的多幅欠采样图像合成为超分辨率图像；在被观测的目标光束的传播路径的探测光路方向依次放置成像光学元件组、摆镜、分光镜、探测镜头组和探测相机，探测相机的输出端与计算控制单元的输入端连接，摆镜驱动器的输入端与计算控制单元的输出端连接，摆镜驱动器的输出端与摆镜的驱动端连接，摆镜驱动器，用于将计算控制单元发送的电压模拟量放大成摆镜驱动电压模拟量输出到摆镜。
【专利说明】一种图像稳定的超分辨率成像系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分辨率成像领域，具体地说，它涉及一种图像稳定的超分辨率成像 系统与方法。
【背景技术】
[0002] 光电成像是人类获取可见光红外多光谱图像信息的重要技术手段，广泛应用于国 民经济和国防建设的各个领域。光电成像系统的分辨率一般指图像通过系统后可分辨的最 小细节，是表征系统探测能力的重要技术指标，影响该指标的因素主要有成像透镜的孔径 尺寸和图像传感器的几何参数等。受物理条件限制，人们获得图像的分辨率较低，而这些低 分辨率图像不能很好地满足实际需要，尤其是在航天、遥感、军事侦察等领域，于是人们希 望利用多幅低分辨率图像之间存在的像素内位移含有原始高分辨率图像的信息来重建超 分辨率图像。
[0003] 目前的超分辨重建技术包括微扫描和亚像元技术两种实现方式。微扫描可以看作 是一个过采样过程，它利用微扫描装置将光学系统所成的图像在水平和垂直方向进行亚像 素位移，得到多帧欠抽样图像，并运用数字图像处理器将这些图像按照获得图像的方式和 顺序进行交叉重建成一帧图像，从而达到最终实现提高分辨率的目的。二级微扫描技术是 用四幅欠采样图像合成一幅高分辨率图像，如图1所示，其中1、2、3、4分别表示按二级微扫 描顺序获得的四幅欠采样图像的顺序号，最终合成的高分辨率图像是这四幅欠采样图像像 素融合的结果，所含的像素增加了四倍。亚像元技术是通过把采样式成像系统常规焦平面 上的一排探测器线阵列改成在线阵方向和垂直线阵方向上错位排列若干探测器线阵列，在 线阵列方向上通过错位、在垂直线阵方向上通过提高或不提高时间采样频率的手段来提高 物方空间分辨率的一种方法。总体说来微扫描和亚像元技术两种实现方式都是将相机连续 采集到的互相错位不足一个像元距离的一序列离散图像，通过之后的数字软件融合技术合 成为一张高分辨率的图像。
[0004] 在实际的航天、遥感、军事侦察等领域应用中，采用阵列排布多个探测器的亚像元 技术实现超分辨率重建增加了项目的经济成本，且探测器与探测器间隙的存在产生了欠采 样噪声，使系统得到的图像并不能完全再现被观察的场景。采用微扫描技术实现超分辨率 重建可有效地减少了欠采样噪声，提高了系统分辨率，改善了成像质量。实现微扫描技术的 形式多种多样，按驱动方式的不同大致可以分为电机驱动和压电陶瓷驱动两类。这两类微 扫描都是通过控制光学系统中的光学元件转动、改变其光学面的法线方向从而使光学系统 像面上的被观测场景图像产生微小移动。然而不论哪类微扫描技术都不能克服系统平台姿 态控制的残余抖动所导致的探测器采样积分时间内的图像抖动，即系统平台抖动直接影响 微扫描获得的一系列欠采样图像序列的分辨率，进而影响被观测视场的超分辨重建。
【发明内容】
[0005] (一）要解决的技术问题
[0006] 为提高航天、遥感、军事侦察等领域的空间光电系统的分辨率，克服系统平台姿态 控制的残余抖动对单幅欠采样图像分辨率的影响，将一系列图像稳定的欠采样图像合成为 一幅超分辨率图像，本发明提出了一种即可稳定单幅图像又可实现超分辨率成像的灵活多 用的超分辨率成像系统及方法。
[0007] (二）技术方案
[0008] 本发明的第一方面，提供一种图像稳定的超分辨率成像系统，该系统含有成像光 路和探测光路，所述包括成像光学元件组、分光镜、探测镜头组、探测相机、计算控制单元、 摆镜驱动器、摆镜、成像镜头组、成像相机、超分辨率图像合成单元，其中：
[0009] 被观测的目标光束的第一传播路径为在成像光路方向依次放置成像光学元件组、 摆镜、分光镜、成像镜头组和成像相机，超分辨率图像合成单元的输入端与成像相机的输出 端连接；来自于被观测的目标光束入射到成像光学元件组后再入射到摆镜，经摆镜反射面 反射后入射到分光镜，目标光束中的一部分光能量经分光镜透射到成像镜头组并形成目标 像面，成像相机位于目标像面上，成像相机，用于对接收的入射光信号进行光电转换形成并 以无线或有线形式传输的多幅欠采样图像，超分辨率图像合成单元，用于将接收的多幅欠 采样图像合成为超分辨率图像；
[0010] 被观测的目标光束的第二传播路径为在探测光路方向依次放置成像光学元件组、 摆镜、分光镜、探测镜头组和探测相机，探测相机的输出端与计算控制单元的输入端连接， 摆镜驱动器的输入端与计算控制单元的输出端连接，摆镜驱动器的输出端与摆镜的驱动端 连接，来自于被观测的目标光束入射到成像光学元件组后再入射到摆镜，经摆镜反射面反 射后入射到分光镜，目标光束中的另一部分光能量经分光镜反射到探测镜头组并形成探测 像面，探测相机位于探测像面上；入射到探测相机上的光信号经光电转换后形成并传输探 测窗口图像，计算控制单元将接收的探测窗口图像进行计算生成并输出摆镜的位置控制电 压模拟量；摆镜驱动器，用于将接收的摆镜的位置控制电压模拟量放大成摆镜驱动电压模 拟量输出到摆镜。
[0011] 本发明的第二方面，提供一种图像稳定的超分辨率成像方法，该方法采用本发明 图像稳定的超分辨率成像系统实现的步骤如下：
[0012] 步骤Sl :对图像稳像的超分辨率系统初始化，进入图像稳定超分辨率成像工作模 式；
[0013] 步骤S2 :探测相机对目标场景成像，获得探测窗口图像；
[0014] 步骤S3 :计算控制单元存储第一次获得的探测窗口图像作为参考图像，并对当前 探测窗口图像与参考图像进行互相关函数计算得到相关峰值的位置，即得到探测窗口图像 在探测像面上的偏移量，再根据探测光路与成像光路之间的几何光学关系，获得目标像面 图像偏移量；计算目标像面图像偏移量与目标像面图像偏移量的设定值之间的偏差；
[0015] 步骤S4:计算控制单元再将目标像面图像偏移量偏差转换为成像光路中摆镜转 动的位置控制量；
[0016] 步骤S5 :摆镜驱动器根据位置控制量驱动成像光路中的摆镜偏转；重复步骤S2? 步骤S4,直至成像相机完成一次图像稳定的欠采样图像成像；
[0017] 步骤S6 :判断成像相机是否完成所有欠采样图像成像，如果没有完成所有欠采样 图像成像，则执行步骤S7,如果已经完成所有欠采样图像成像，则执行步骤S8 ;
[0018] 步骤S7 :设置下一次成像相机成像时的目标像面图像偏移量的设定值，执行步骤 S2 ；
[0019] 步骤S8 :超分辨率图像合成单元对得到的多幅欠采样图像进行图像配准，计算欠 采样图像之间的偏移量；
[0020] 步骤S9 :超分辨率图像合成单元根据欠采样图像之间的偏移量，采用图像融合复 原方法由多幅欠采样图像得到一幅目标的超分辨率图像。
[0021] (三）有益效果
[0022] 本发明与现有技术相比的优点如下：
[0023] (1)本发明得到的超分辨率图像比现有技术得到的超分辨率图像的分辨率更高。 本发明在现有的成像光学装置中增加了探测相机、计算控制单元、摆镜驱动器和能动可控 的摆镜，通过他们的实时探测与校正避免了系统平台姿态控制残余抖动对单幅欠采样图像 分辨率的影响，保证了超分辨成像中单幅欠采样图像的分辨率，进而保证最终得到的超分 辨率图像是多幅稳定的欠采样图像的合成结果，这是现有超分辨率成像系统无法达到的。
[0024] (2)本发明较现有技术更灵活多用。本发明系统可以有四种工作模式：一是不进 行图像稳定超分辨率成像工作，此时本发明系统中的摆镜静止不动，与现有的成像光学装 置的成像方式相同，等同于现有的成像光学装置；二是图像稳定的成像工作，此时本发明系 统中的摆镜仅实时校正成像相机积分时间内的光轴抖动，所述系统获得的单幅图像的图像 分辨率较传统成像系统图像分辨率高；三是超分辨率成像工作，此时本发明中的摆镜仅作 为微扫描超分辨率重建技术获得多幅欠采样图像的微扫描装置，不再进行光轴抖动的实时 校正，等同于传统的微扫描超分辨率成像装置；四是图像稳定的超分辨率成像工作，此时本 发明中的摆镜既是实时校正成像光路光轴抖动的校正装置又是微扫描超分辨率重建技术 获得多幅欠采样图像的微扫描装置，使目标像面上的图像产生亚像元偏移。所述系统获得 的超分辨率图像的分辨率较图5示出现有技术获得的图像的分辨率高。上述四种工作模式 可由计算控制单元的软件控制，切换灵活、易于实现。
【专利附图】
【附图说明】
[0025] 图1为超分辨率成像二级微扫描概念图；
[0026] 图2为本发明系统的组成框图；
[0027] 图3为本发明方法的流程图；
[0028] 图4为本发明的欠采样图像获取顺序图；
[0029] 图5为现有技术成像系统获得的图像。
[0030] 图6为本发明实施例得到的四幅欠采样图像。
[0031] 图7为本发明实施例得到的超分辨率图像。
【具体实施方式】
[0032] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明。
[0033] 超分辨率（Super-Resolution)即通过硬件或软件的方法提高原有图像的分辨 率。超分辨率成像就是利用能动可控元件使相机连续采集到互相错位不足一个像元距离的 一序列离散图像，通过图像融合复原方法对这一系列离散图像重建，输出一幅高分辨率的 图像。
[0034] 请参阅图2示出的本发明图像稳定的超分辨率成像系统，含有成像光路和探测光 路，所述成像光路和探测光路包括：成像光学元件组10、分光镜11、探测镜头组12、探测相 机13、计算控制单元14、摆镜驱动器15、摆镜16、成像镜头组17、成像相机18和超分辨率图 像合成单元19,其中：
[0035] 被观测的目标光束的第一传播路径为在成像光路方向依次放置成像光学元件组 11、摆镜16、分光镜11、成像镜头组17和成像相机18,超分辨率图像合成单元19的输入端 与成像相机18的输出端连接；来自于被观测的目标光束入射到成像光学元件组11后再入 射到摆镜16,经摆镜16的反射面反射后入射到分光镜11，目标光束中的一部分光能量经分 光镜11透射到成像镜头组17并形成目标像面，成像相机18位于目标像面上，成像相机18， 用于对接收的入射光信号进行光电转换形成并以无线或有线形式传输的多幅欠采样图像， 超分辨率图像合成单元19,用于将接收的多幅欠采样图像合成为超分辨率图像；
[0036] 被观测的目标光束的第二传播路径为在探测光路方向依次放置成像光学元件组 10、摆镜16、分光镜11、探测镜头组12和探测相机13,探测相机13的输出端与计算控制单 元14的输入端连接，摆镜驱动器15的输入端与计算控制单元14的输出端连接，摆镜驱动 器15的输出端与摆镜16的驱动端连接，来自于被观测的目标光束入射到成像光学元件组 10后再入射到摆镜16,经摆镜16的反射面反射后入射到分光镜11，目标光束中的另一部 分光能量经分光镜11反射到探测镜头组12并形成探测像面，探测相机13位于探测像面 上；入射到探测相机13上的光信号经光电转换后形成并传输探测窗口图像，计算控制单元 14将接收的探测窗口图像进行计算生成并输出摆镜16的位置控制电压模拟量；摆镜驱动 器15,用于将接收到摆镜16的位置控制电压模拟量放大成摆镜驱动电压模拟量后经高压 电缆输出到摆镜16。
[0037] 当本发明提出的系统进行图像稳定的超分辨率成像时，探测相机13采集的被观 测目标的探测窗口图像，计算控制单元14通过探测窗口图像计算得到目标像面上图像运 动的方向和大小，用伺服控制算法得到摆镜16实际的控制量，由摆镜驱动器15驱动摆镜16 偏转，使经摆镜16的镜面反射的成像光路光线不发生偏转，此时摆镜仅实时校正成像相机 积分时间内的光轴抖动，用于提高单幅图像的图像分辨率，从而达到在成像相机18的积分 时间内稳定图像的目的，使成像相机18获得一幅稳定的欠采样图像。计算控制单元14再 根据微扫描超分辨率重建所需的欠采样图像获取顺序和相应的目标像面图像偏移量设定 值，控制驱动摆镜16偏转固定角度，并在下一次欠采样图像积分曝光时间内实时校正目标 像面图像晃动，保证获得稳定的欠采样图像，并与上一次获得的欠采样图像具有预先设定 的偏移量，从而获得多幅欠采样图像，再将所有欠采样图像合成为一幅超分辨率图像。
[0038] 成像光学元件组10,本发明实例的光学系统采用经典的卡塞格林（Cassegrain) 望远镜系统，所以成像光学元件组包括一个面形为旋转抛物面的主镜和一个面形为旋转双 曲面的副镜；
[0039] 分光镜11，采用一个半反半透镜；
[0040] 探测镜头组12,采用一个双胶合透镜，使探测光路焦距为F探；
[0041] 探测相机13,用于稳定目标像面图像时的探测视场成像，采用高速CM0S(互补金 属氧化物半导体）相机或CCD (电荷耦合元件）相机，探测相机13分辨率为64X64像素， 输出帧频在2000帧/秒以上，像元尺寸为32微米，探测相机13将探测到的数字图像信号 传输到计算控制单元14,并接收来自计算控制单元14的探测相机13控制指令；
[0042] 计算控制单元14是由现场可编程逻辑门阵列（FPGA)和数据处理器（DSP)实现的 自制产品。计算控制单元14分别与探测相机13和摆镜驱动器15连接，用于接收探测相机 13输出的探测视场图像，对探测视场图像进行相关计算得到探测像面上图像的运动量，进 而得到摆镜16的位置控制数字量，并转换成摆镜16位置控制电压模拟量输出到摆镜驱动 器15 ;
[0043] 摆镜驱动器15,将计算控制单元14输出的摆镜位置控制电压模拟量放大为摆镜 驱动电压模拟量输出到摆镜16,采用市场上供应的摆镜驱动器；
[0044] 摆镜16,由摆镜驱动器15输出的摆镜驱动电压模拟量驱动偏转，即可减小成像光 路光轴抖动以稳定目标像面图像，又可实现超分辨率成像时给定角度的偏转，采用市场上 供应的摆镜平台，摆镜16镜片为自研产品，口径由成像光路光学设计决定；
[0045] 成像镜头组17,采用一个双胶合透镜，使成像光路焦距为F成；
[0046] 成像相机18,用于获得图像稳定的目标欠采样图像，采用高速CMOS相机或CCD相 机，成像相机18的分辨率为1024X 1024像素，输出帧频在3-10帧/秒，像元尺寸为14微 米，成像相机18将目标欠采样图像信号传输到超分辨率图像合成单元19,成像相机18将探 测稳像控制指令传输到计算控制单元14,并接收来自计算控制单元14的成像相机18曝光 控制指令；
[0047] 超分辨率图像合成单元19采用Windows操作系统的商业计算机，超分辨率图像合 成单元19与成像相机18相连，用于对成像相机18获得的多幅欠采样图像进行图像配准与 数据融合，得到目标的超分辨率图像。
[0048] 请参阅图3示出的应用本发明所述成像系统进行超分辨率成像的方法包括以下 步骤：
[0049] 步骤Sl :启动成像相机18的图像稳定控制组件，包括：探测相机13、计算控制单 元14、摆镜驱动器15和摆镜16,由超分辨率图像合成单元19传输图像稳定超分辨率成像 电子启动信号到计算控制单元14,使图像稳定的超分辨率成像系统进入图像稳定超分辨率 成像工作模式。
[0050] 本发明中的图像稳定的超分辨率成像系统采用了超分辨重建技术中的微扫描概 念，以摆镜16作为获得多幅欠采样图像的微扫描装置，计算控制单元14根据微扫描顺序设 置成像相机18的欠采样图像曝光时的目标像面图像偏移量设定值，控制摆镜16在各欠采 样图像成像时保持目标像面图像稳定在偏移量设定值附近。以k表示成像相机18的欠采 样图像成像次数，第k次成像相机18的欠采样图像成像时的目标像面图像偏移量设定值表 示为x0k，y0k。本实施例采用的二级、三级和四级微扫描顺序如图4所示，各次成像相机18 的欠采样图像成像时的目标像面图像偏移量设定值见图4中的""中的坐标值。以二级 微扫描为例，顺时针扫描获得四幅欠采样图像，四次欠采样图像成像时的目标像面图像偏 移量设定值分别为=XO1 = 0, y〇i = 0、x02 = 1/2, y02 = 0、x03 = 1/2, y03 = 1/2、x04 = 0， y04 = 1/2〇
[0051] 步骤S2 :探测相机13的帧频为fhigh，单位为帧每秒，1000 < fhigh < 10000 ;接收目 标场景的光信号，经光电转换和模拟数字转换后输出目标场景探测窗口数字图像W，以下简 称为探测窗口图像W。探测窗口图像W长度和宽度均为P个像素。
[0052] 步骤S3 :计算控制单元14接收来自探测相机13的探测窗口图像，存储第一次获 得的探测窗口图像作为参考图像，并对当前探测窗口图像与参考图像进行互相关函数计 算，得到相关峰值的位置即探测窗口图像在探测像面上的偏移量，再根据探测光路与成像 光路之间的几何光学关系，获得目标像面图像偏移量，计算目标像面图像偏移量与目标像 面图像偏移量的设定值之间的偏差；
[0053] 计算控制单元14接收来自探测相机13的探测窗口图像，以t表示接收探测窗口 图像的次数，第t次接收称为当前接收。计算控制单元14的内部存储区存储第一次接收的 探测窗口图像作为参考图像，表示为R，以当前接收的探测窗口图像作活动图像，表示为L。 计算活动图像与参考图像的互相关函数C (x，y)，见公式1，x，y是互相关函数C (x，y)的坐 标变量。
[0054] C (x，y) = IFFT [FFT(R) XFFT* (L)] (1)
[0055] 公式1中FFT、IFFT分别表示正、逆快速傅里叶变换，*号表示傅里叶变换的复共 轭，X号表示矩阵叉乘。
[0056] 找出相关函数C(x, y)最大值所在位置的坐标（xmax, ymax)，xmax, ymax是坐标（xmax， y_)的坐标点，是个常量。以相关函数C(x，y)最大值的位置为中心，用相关函数C(x，y)最 大值周围的3X3矩阵区域的相关函数值进行曲面拟合，拟合得到的曲面最大值为相关峰 值Cmax，相关峰值Cmax的位置为探测窗口图像的偏移量6x s，Sys，单位为探测相机13像 元，计算公式见公式2。所有探测窗口图像的相关峰值都保存在计算控制单元14的存储区 内以备后续使用。
[0057]
【权利要求】
1. 一种图像稳定的超分辨率成像系统，其特征在于，该系统含有成像光路和探测光路， 所述成像光路和探测光路包括成像光学元件组、分光镜、探测镜头组、探测相机、计算控制 单元、摆镜驱动器、摆镜、成像镜头组、成像相机、超分辨率图像合成单元，其中： 被观测的目标光束的第一传播路径为在成像光路方向依次放置成像光学元件组、摆 镜、分光镜、成像镜头组和成像相机，超分辨率图像合成单元的输入端与成像相机的输出端 连接；来自于被观测的目标光束入射到成像光学元件组后再入射到摆镜，经摆镜反射面反 射后入射到分光镜，目标光束中的一部分光能量经分光镜透射到成像镜头组并形成目标像 面，成像相机位于目标像面上，成像相机，用于对接收的入射光信号进行光电转换形成并以 无线或有线形式传输的多幅欠采样图像，超分辨率图像合成单元，用于将接收的多幅欠采 样图像合成为超分辨率图像； 被观测的目标光束的第二传播路径为在探测光路方向依次放置成像光学元件组、摆 镜、分光镜、探测镜头组和探测相机，探测相机的输出端与计算控制单元的输入端连接，摆 镜驱动器的输入端与计算控制单元的输出端连接，摆镜驱动器的输出端与摆镜的驱动端连 接，来自于被观测的目标光束入射到成像光学元件组后再入射到摆镜，经摆镜反射面反射 后入射到分光镜，目标光束中的另一部分光能量经分光镜反射到探测镜头组并形成探测像 面，探测相机位于探测像面上；入射到探测相机上的光信号经光电转换后形成并传输探测 窗口图像，计算控制单元将接收的探测窗口图像进行计算生成并输出摆镜的位置控制电压 模拟量；摆镜驱动器，用于将接收的摆镜的位置控制电压模拟量放大成摆镜驱动电压模拟 量输出到摆镜。
2. 根据权利要求1所述图像稳定的超分辨率成像系统，其特征在于，所述系统进行图 像稳定的超分辨率成像时，探测相机采集被观测目标的探测窗口图像，计算控制单元通过 探测窗口图像计算得到目标像面图像运动的方向和大小，用伺服控制算法得到摆镜实际的 控制量，由摆镜驱动器驱动摆镜偏转，使经摆镜的镜面反射的成像光路光线不发生偏转，此 时摆镜仅实时校正成像相机积分时间内的光轴抖动，用于提高单幅欠采样图像的图像分辨 率，从而达到在成像相机的积分时间内稳定图像的目的，使成像相机获得一幅稳定的欠采 样图像。
3. 根据权利要求2所述图像稳定的超分辨率成像系统，其特征在于，所述计算控制单 元存储第一次获得的探测窗口图像作为参考图像，并对当前探测窗口图像与参考图像进行 互相关函数计算得到相关峰值的位置，即得到探测窗口图像在探测像面上的偏移量，再根 据探测光路与成像光路之间的几何光学关系，获得目标像面图像偏移量；计算目标像面偏 移量与目标像面图像偏移量的设定值之间的偏差。
4. 根据权利要求3所述图像稳定的超分辨率成像系统，其特征在于，所述计算控制单 元根据微扫描超分辨率重建所需的欠采样图像获取顺序和相应的目标像面图像偏移量设 定值，控制驱动摆镜偏转固定角度，并在下一次欠采样图像积分曝光时间内实时校正目标 像面图像晃动，保证获得稳定的欠采样图像，并与上一次获得的欠采样图像具有预先设定 的偏移量，从而获得多幅欠采样图像，再将所有欠采样图像合成为一幅超分辨率图像。
5. -种使用权利要求1-4所述图像稳定的超分辨率成像系统，实现图像稳定的超分辨 率成像方法的步骤如下： 步骤S1 :对图像稳像的超分辨率系统初始化，进入图像稳定超分辨率成像工作模式； 步骤S2 :探测相机对目标场景成像，获得探测窗口图像； 步骤S3 :计算控制单元存储第一次获得的探测窗口图像作为参考图像，并对当前探测 窗口图像与参考图像进行互相关函数计算得到相关峰值的位置，即得到探测窗口图像在探 测像面上的偏移量，再根据探测光路与成像光路之间的几何光学关系，获得目标像面图像 偏移量；计算目标像面图像偏移量与目标像面图像偏移量的设定值之间的偏差； 步骤S4 :计算控制单元再将目标像面图像偏移量偏差转换为成像光路中摆镜转动的 位置控制量； 步骤S5 :摆镜驱动器根据位置控制量驱动成像光路中的摆镜偏转；重复步骤S2?步骤 S4,直至成像相机完成一次图像稳定的欠采样图像成像； 步骤S6 :判断成像相机是否完成所有欠采样图像成像，如果没有完成所有欠采样图像 成像，则执行步骤S7,如果已经完成所有欠采样图像成像，则执行步骤S8 ; 步骤S7 :设置下一次成像相机成像时的目标像面图像偏移量的设定值，执行步骤S2 ; 步骤S8 :超分辨率图像合成单元对得到的多幅欠采样图像进行图像配准，计算欠采样 图像之间的偏移量； 步骤S9 :超分辨率图像合成单元根据欠采样图像之间的偏移量，采用图像融合复原方 法由多幅欠采样图像得到一幅目标的超分辨率图像。
6. 根据权利要求5所述图像稳定的超分辨率成像方法，其特征在于，所述计算控制单 元根据摆镜的微扫描顺序设置成像相机的欠采样图像曝光时的目标像面图像偏移量设定 值，控制摆镜在各欠采样图像成像时保持目标像面图像稳定在偏移量设定值附近。
7. 根据权利要求6所述图像稳定的超分辨率成像方法，其特征在于，根据成像相机的 像元尺寸、探测相机的像元尺寸以及成像光路与探测光路的几何光学关系，由探测窗口图 像的偏移量得到目标像面图像偏移量，再计算得到目标像面图像偏移量与第k次成像相机 的欠采样图像成像时的目标像面图像偏移量设定值之间的偏差。
8. 根据权利要求7所述图像稳定的超分辨率成像方法，其特征在于，所述成像相机按 微扫描顺序完成了所有欠采样图像成像，获得N幅欠采样图像，以n表示获取欠采样图像的 顺序号，按微扫描顺序获得的第n幅欠采样图像，每幅欠采样图像的长度为1个像素、宽度 为w个像素；以第一幅欠采样图像为图像配准的基准图像，每幅欠采样图像都与基准图像 进行图像配准；所述每幅欠采样图像与基准图像之间在水平和垂直方向上的平移在傅里叶 频域表示为线性的相位平移，通过计算每幅欠采样图像与基准图像傅里叶变换后的相位差 的最小二乘估计得到每幅欠采样图像与基准图像之间的偏移量。
【文档编号】H04N5/232GK104394309SQ201410779707
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年12月16日 优先权日:2014年12月16日
【发明者】戴妍峰, 姜爱民 申请人:中国科学院国家天文台