Мультиплексора с временным Супер Решение Техника для работы с изображениями от движущейся платформе
Summary
Способ преодоления лимита оптический дифракционный представлена. Способ включает в себя два этапа: извлечения оптического фазы с использованием итерационный алгоритм Гершберга-Сакстона, и система визуализации переключением передач с последующим повторением первого шага. Объектив синтетически увеличена апертура генерируется в направлении движения, что дает более высокое разрешение изображения.
Abstract
Предложен метод для увеличения разрешения объекта и преодоления дифракционного предела оптической системы, установленной на верхней части движущегося системы формирования изображений, например, воздушной платформы или через спутник. Улучшение разрешение получают в два этапа. Во-первых, три с низким разрешением разному расфокусированным изображения захвата и оптический фаза получить с помощью усовершенствованного итерационный алгоритм, основанный Гершберга-Сакстона. Извлечение фаза позволяет численно назад распространяться поле в плоскости диафрагмы. Во-вторых, система формирования изображения смещается и первый этап повторяется. Полученные оптическими полями в плоскости апертуры объединяют и синтетически увеличилось объектив диафрагмы генерируется в направлении движения, что дает более высокое разрешение изображения. Метод напоминает известный подход от микроволнового режима называется Synthetic Aperture Radar (SAR), в которых размер антенны синтетически повышенную по платформенаправление распространения. Предложенный метод демонстрируется через лабораторного эксперимента.
Introduction
В радиолокационных изображений, узкий угол луча импульсного радиочастотной (РЧ) передается с помощью антенны, которая установлена на платформе. Сигнал радара передает в бокового обзора направлении к поверхности 1,2. Отраженный сигнал обратного рассеяния от поверхности и получено по той же антенны 2. Принятые сигналы преобразуются в радиолокационного изображения. В Настоящее апертурой (RAR) разрешение в направлении азимута пропорциональна длине волны и обратно пропорциональна размерности Aperture 3. Таким образом, больше антенна требуется для более высокого разрешения по азимуту. Тем не менее, трудно приложить большую антенну к движущемуся платформах, таких как самолеты и спутников. В 1951 М. 4 разработали новую методику радара под названием Synthetic Aperture Radar (SAR), которая использует эффект Доплера, созданный движением платформы визуализации. В SAR, амплитуда а также фаза принимаемого сигнала записаны 5 </SUP>. Это возможно, поскольку оптическая частота SAR составляет около 1-100 ГГц 6 и фаза записывается с использованием опорного локального резонатор, установленный на верхней части платформы. В оптических изображений, которые используются более короткие длины волн, например, видимой и ближней инфракрасной (NIR), что составляет около 1 мкм, т.е. частота около 10 14 Гц. Напряженность поля, а не само поле, в настоящее время обнаружены с оптических фазовых превращений слишком быстро для обнаружения с помощью детекторов на основе стандарта кремния.
Хотя визуализации объекта через оптическую систему, апертура оптики служит фильтром низких частот. Таким образом, высокочастотная пространственной информации объекта теряется 7. В данной работе мы стремимся решить каждую из вышеупомянутых вопросов отдельно, то есть фаза теряется и дифракционный предел эффект.
Гершберга и Сакстона (ГЦБ) 8 предположил, что оптическая фаза может быть retrieвед использованием итеративного процесса. Misell 9-11 расширил алгоритм для любых двух плоскостях ввода и вывода. Эти подходы доказали свою сходятся к распределению фазы с минимальным среднеквадратичной ошибки (MSE) 12,13. Гур и Залевский 14 представил трех плоскостях метод, который улучшает алгоритм Misell.
Мы предлагаем и продемонстрировать экспериментально, что восстановление фазы при переключении формирующую изображение линзу, как это делается с антенны в применении SAR позволяет синтетически увеличить эффективную размер апертуры вдоль оси сканирования и в конечном итоге улучшить результате разрешение изображения.
Применение SAR в оптических изображений с помощью интерферометрии и голографии хорошо известен 16,17. Тем не менее, предложенный метод предназначен для имитации платформу визуализации сканирования, что делает его пригодным для некогерентного изображений (таких как бокового обзора платформы бортового). Таким образом, понятие голографии, бееCH использует опорный пучок, не подходит для такого применения. Вместо этого, пересмотренный алгоритм Гершберга-Сакстона используется для того, чтобы получить фазу.
Protocol
Representative Results
Discussion
Оптический РЛС с синтезированной концепция (OSAR) диафрагмы, которая представлена в данной работе является новым супер решен подход, который использует алгоритм GS и технику сканирования, чтобы улучшить пространственное разрешение объекта в направлении сканирования. Движение платфо…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ни один
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).
