الوقت المتعدد سوبر حل وتقنيات التصوير من منصة تتحرك
Summary
ويرد طريقة للتغلب على الحد حيود البصرية. تتضمن طريقة عملية من خطوتين: استرجاع المرحلة البصرية باستخدام خوارزمية تكرارية Gerchberg-ساكستون، وتحويل نظام التصوير تليها تكرار الخطوة الأولى. يتم إنشاء فتحة عدسة صناعيا زيادة طول اتجاه الحركة، مما أسفر عن القرار التصوير العالي.
Abstract
نقترح طريقة لزيادة القرار من كائن والتغلب على الحد حيود نظام بصري مثبتة على رأس نظام التصوير المتحرك، مثل منصة محمولة جوا أو الأقمار الصناعية. يتم الحصول على تحسن القرار في عملية من خطوتين. الأولى، ويجري القبض على ثلاثة دقة منخفضة امتبائر الصور بشكل مختلف ويتم استرداد المرحلة البصرية باستخدام خوارزمية تكرارية تحسين Gerchberg-ساكستون القائمة. استرجاع المرحلة يسمح لنشر عدديا يعود الحقل إلى الطائرة الفتحة. الثانية، يتم إزاحة نظام التصوير ويتم تكرار الخطوة الأولى. يتم الجمع بين الحقول البصرية التي تم الحصول عليها في الطائرة الفتحة ويتم إنشاء فتحة عدسة صناعيا زيادة طول اتجاه الحركة، مما أسفر عن القرار التصوير العالي. يشبه الأسلوب نهجا المعروفة من النظام الميكروويف يسمى الرادار ذي الفتحة الاصطناعية (SAR) التي يتم زيادة حجم هوائي صناعي على طول منصةاتجاه الانتشار. ويتجلى الأسلوب المقترح من خلال تجربة مختبرية.
Introduction
في التصوير الراداري، تبث شعاع زاوية ضيقة من نبض تردد راديو (RF) باستخدام هوائي الذي يتم تركيبه على منصة. إشارة الرادار ينقل في اتجاه المظهر الجانب نحو 1،2 السطح. والمرتدة الإشارة المنعكسة من السطح ويتم تلقيها من قبل نفس الهوائي 2. يتم تحويل الإشارات المستقبلة إلى صورة الرادار. في ريال مدريد الرادار ذي الفتحة (RAR) قرار في الاتجاه السمت يتناسب مع الطول الموجي ويتناسب عكسيا مع البعد الفتحة 3. وبالتالي، لا بد من هوائي أكبر لدقة أعلى السمت. ومع ذلك، فمن الصعب أن نعلق هوائي كبير لمنصات تتحرك مثل الطائرات والأقمار الصناعية. في عام 1951 اقترح ايلي 4 تقنية الرادار ذي الفتحة الاصطناعية جديد يسمى رادار (SAR)، الذي يستخدم تأثير دوبلر التي أنشأتها الحركة من منصة التصوير. في SAR، واتساع فضلا عن مرحلة من إشارة وردت تسجل 5 </سوب>. هذا ممكن لأن تردد البصرية ريال سعودي حوالي 6 غيغاهرتز 1-100 ويتم تسجيل المرحلة باستخدام مرنان المحلية إشارة مثبتة على الجزء العلوي من المنصة. في مجال التصوير الضوئي، وتستخدم موجات أقصر، مثل المرئي وبالقرب من الأشعة تحت الحمراء (الجرد)، وهي عبارة عن 1 ميكرومتر، أي تردد من حوالي 10 14 هرتز. ويجري الكشف عن شدة المجال، بدلا من الحقل نفسه، منذ التغييرات المرحلة الضوئية بسرعة كبيرة للكشف باستخدام كاشفات القائمة على السيليكون القياسية.
بينما التصوير كائن من خلال نظام بصري، وفتحة البصريات بمثابة مرشح تمرير منخفض. وبالتالي، يتم فقدان المعلومات عالية التردد المكاني للجسم 7. في هذه الورقة ونحن نهدف إلى حل كل القضايا المذكورة أعلاه على حدة، أي مرحلة فقدت وتأثير الحد الحيود.
Gerchberg وساكستون (GS) 8 اقترح أن المرحلة البصرية يمكن retrieفيد باستخدام عملية تكرارية. Misell 9-11 مددت خوارزمية لأي اثنين من المدخلات والمخرجات الطائرات. وأثبتت هذه النهج أن تتلاقى لتوزيع المرحلة مع الحد الأدنى من متوسط مربع الخطأ (MSE) 12،13. قدم غور وZalevsky 14 طريقة ثلاث طائرات مما يحسن خوارزمية Misell.
نقترح وتثبت التجربة أن استعادة مرحلة حين تحول عدسة التصوير، كما فعلت مع الهوائي في تطبيق SAR يسمح لنا لزيادة حجم صناعيا الفعال للفتحة على طول المحور والمسح في نهاية المطاف تحسين القرار التصوير نتج.
تطبيق SAR في التصوير الضوئي باستخدام التداخل وتصوير ثلاثي الأبعاد هو معروف 16،17. ومع ذلك، ويهدف الأسلوب المقترح لمحاكاة منصة التصوير الضوئي، مما يجعلها مناسبة للتصوير noncoherent (مثل منصة المظهر الجانب المحمولة جوا). وبالتالي، فإن مفهوم التصوير الثلاثي الأبعاد، مبادرة الخوذ البيضاءيستخدم الفصل شعاع المرجعية، ليست مناسبة لمثل هذا الطلب. بدلا من ذلك، يتم استخدام خوارزمية Gerchberg-ساكستون المنقحة من أجل استرداد المرحلة.
Protocol
Representative Results
Discussion
والبصرية الفتحة الاصطناعية رادار (OSAR) المفهوم الذي يرد في هذه الورقة هو نهج السوبر حل جديد يستخدم خوارزمية GS وتقنية المسح الضوئي من أجل تحسين القرار المكانية من كائن في اتجاه الفحص. حركة منصة التصوير يمكن أن يكون أثناء استخدام منصة محمولة جوا أو الأقمار الصناعية المو…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
لا شيء
Materials
| Red Laser Module | Thorlabs | LDM635 | |
| 10X Galilean Beam Expander | Thorlabs | BE10M-A | |
| Negative 1951 USAF Test Target | Thorlabs | R3L3S1N | |
| Filter holder for 2" Square Filters | Thorlabs | FH2 | |
| 1" Linear Translation Stage | Thorlabs | PT1 | X2 |
| Lens Mount for Ø1" Optics | Thorlabs | LMR1 | |
| Lens f = 100.0mm | Thorlabs | AC254-100-A | |
| Graduated Ring-Activated Iris Diaphragm | Thorlabs | SM1D12C | |
| 2.5×2.5mm Aperture Ø1" | Indoor production | ||
| High Resolution CMOS Camera | Thorlabs | DCC1545M |
References
- De Loor, G. P. Possibilities and uses of radar and thermal infrared systems. Photogrammetria. 24, 43-58 (1969).
- Simonett, D. S. Remote sensing with imaging radar: A review. Geoforum. , 61-74 (1970).
- Born, M., Wolf, E. . Principles of optics: electromagnetic theory of propagation, interference and diffraction of light. , (1999).
- Wiley, C. A. Synthetic aperture radars-a paradigm for technology evolution. IEEE Trans. Aerospace Elec. Sys. 21, 440-443 (1985).
- Brown, W., Porcello, L. . An introduction to synthetic-aperture radar. , 52-62 (1969).
- Cheney, M., Borden, B. . Fundamentals of Radar Imaging. Siam. , (2008).
- Otto, R., Fritz, L. Die lehre von der bildentstehung im mikroskop von Ernst Abbe. Vieweg Braunschweig. , (1910).
- Gerchberg, W. R., Saxton, W. O. A practical algorithm for the determination of phase from image and diffraction plane pictures. Optik. 35, 237-246 (1972).
- Misell, D. L. A method for the solution of the phase problem in electron microscopy. J. Phys. D Appl. Phys. 6, (1973).
- Misell, D. L. An examination of an iterative method for the solution of the phase problem in optics and electron optics: I. Test calculations. J. Phys. D Appl. Phys. 6, 2200-2216 (1973).
- Misell, D. L. An examination of an iterative method for the solution of the phase problem in optics and electron optics. II. Sources of error. J. Phys. D Appl. Phys. 6, 2217-2225 (1973).
- Fienup, J. R. Reconstruction of an object from the modulus of its Fourier transform. Optics Lett. 3, 27-29 (1978).
- Fienup, J. R. Phase retrieval algorithms: a comparison. Appl. Optics. 21, 2758-2769 (1982).
- Gur, E., Zalevsky, Z. Image deblurring through static or time-varying random perturbation medium. J. Electron. Imaging. 18, 033016-03 (2009).
- Goodman, J. W. Introduction to Fourier Optics. Roberts & Company. , (2005).
- Tippie, A. E., Kumar, A., Fienup, J. R. High-resolution synthetic-aperture digital holography with digital phase and pupil correction. Optics Express. 19, 12027-12038 (2011).
- Lim, S., Choi, K., Hahn, J., Marks, D. L., Brady, J. Image-based registration for synthetic aperture holography. Optics Express. 19, 11716-11731 (2011).
