【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于计算光学成像技术，具体为一种基于振幅编码调制的非相干合成的成像系统。
技术介绍
1、几个世纪以来，相机的基本结构一直都没有改变，通过使用一组透镜将所观察物体“点对点”地投射至成像平面上。早在johann zahn于1702年写下的《人工之眼(oculusartificialis)》一书中，就提到了这样一种相机结构：一个封闭的暗箱，一侧是聚焦透镜，另一侧则是记录图像的装置(zahn j.oculus artificialis teledioptricus sivetelescopium[m].heyl,1702.)。这种设计与人眼的结构相似，这似乎并非巧合。多年过去，尽管用于实现透镜(如水晶透镜、玻璃透镜、3d打印)和图像记录装置(如画师手绘、感光胶片、互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，cmos)、电荷耦合器件(charge-coupled device，ccd))的技术不断更新迭代，这种基本的设计结构却未曾改变。在过去的几个世纪里，透镜有着广泛的应用，小到实验室里用显微镜观察细胞，大到用天文望远镜观测天体的运动，支持着生物、医疗、物理、冶金、摄影、食品化工等众多领域的生产与科研活动，为人类的发展做出了巨大的贡献。
2、但是，透镜的确具有一些固有的局限性。首先，透镜要求成像平面在焦平面上。尽管如今的数字传感器已经可以非常薄，但由于透镜到焦平面的距离限制使得整个相机最终会很厚，非常不利于一些小型化使用的场景。同时，在相机具有调焦能力的场景下
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于振幅编码调制的非相干合成的成像系统，既能降低相机所需的曝光时间，提高系统的图像采集速度，又能提升成像系统的分辨率，优化图像重构质量。
2、实现本专利技术目的的技术方案为：一种基于振幅编码调制的非相干合成的成像系统，包括：
3、成像主透镜组1、可编程lcd面板2、相机3以及超分辨模块，所述成像主透镜组1、可编程lcd面板2、相机3分别设置在光学平台，所述相机3位于成像主透镜组1的后焦面上，所述可编程lcd面板2设置在成像主透镜组1与相机3之间，所述可编程lcd面板2相对于相机3的位置保持不变，所述可编程lcd面板2上显示fza振幅编码图案，所述相机对每个子孔径拍摄四张不同相位的fza振幅编码图像，所述超分辨模块用于对每个子孔径的四张不同相位的fza振幅编码图像进行重建并进行处理获得超分辨图像。
4、优选地，所述fza振幅编码图案具体为：
5、
6、其中，β是菲涅尔参数，φf是fza的初始相位因子，r是fza平面的径向距离，rk是不同子孔径的偏移向量，k＝1…n，n为子孔径个数。
7、优选地，所述超分辨模块用于对每个子孔径的四张不同相位的fza振幅编码图像进行重建并进行处理获得超分辨图像的具体方法为：
8、步骤1：对每个子孔径ak拍摄的四张不同相位的fza振幅编码图像ib,b＝1,2,3,4进行重建，得到n个子孔径的强度值ik，k＝1…n；
9、步骤2：将中心子孔径的重建强度值io做傅里叶变换得到频域图像，将频域图像作为初始化高分辨率频谱iter表示迭代次数，初始化时iter＝0；
10、步骤3：在高分辨率频谱上选取设定支持域下的子孔径ak，对其做傅里叶变换到空域得到低分辨率图像将相应子孔径下拍摄到的图像的幅值ik映射到低分辨率图像上，获得更新后的低分辨率图像
11、步骤4：将更新后的低分辨率图像变换回频域，替换高分辨率频谱对应子孔径ak下的频谱；
12、步骤5：重复步骤1～步骤4，直到所有子孔径拍摄图像ik都迭代完成，视为一次迭代过程；
13、步骤6：令iter＝iter+1，重复步骤3到5进行下一轮迭代，直到误差收敛。
14、优选地，对每个子孔径ak拍摄的四张不同相位的fza振幅编码图像ib,b＝1,2,3,4进行重建，具体为：
15、每个子孔径ak拍摄的四张不同相位的fza振幅编码图像ib,b＝1,2,3,4具体为：
16、
17、其中，rk为偏移矢量(xk,yk)，对应子孔径相对于中心孔径的偏移，β是菲涅尔参数，φb为fza相位因子；
18、将每一张编码图像ib乘以后将四步相移的结果相加，得到：
19、
20、通过四步相移将fza振幅调制转变为相位调制，有如下等式：
21、exp[iβr2]*exp[-iβr2]＝δ(r)
22、其中，“*”符号代表卷积，r是fza平面的径向距离，δ(r)为脉冲响应函数；
23、将四步相移后得到的光强图像i和exp[-iβr2]进行卷积，得到重建后的图像：
24、
25、式中，f(x,y)为重建后的图像，β为菲涅尔参数，(xk,yk)为光强图像i的二维坐标，(x,y)为重建后的图像f(x,y)的二维坐标。
26、优选地，高分辨率频谱的更新公式为：
27、
28、wi＝diag(βi(|pi|2+γ)-1)
29、
30、其中，αiter为步长，i为子孔径序号，为误差函数εi对高分辨率频谱求导，ψi为子孔径频谱，γ是固定常数，βi是比例因子，pi为光瞳函数，ai为子孔径支持域。
31、优选地，收敛的判据为所有生成的目标低分辨率图像与子孔径重建的低分辨率图像ik的均方误差之和小于一个阈值t。
32、本专利技术与现有技术相比，其显著优点：(1)本专利技术相对于现有多孔径成像系统，该装置不需任何机械相位扫描装置，结构简单，测量快速，操作简易，可稳定精确测量。(2)相对于相干合成孔径成像系统，采用可编程lcd面板进行非相干编码的成像系统无需主动照明，可直接对自然光照明下的物体进行超分辨成像，降低成像时的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于振幅编码调制的非相干合成的成像系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于振幅编码调制的非相干合成的成像系统，其特征在于，所述FZA振幅编码图案具体为：
3.根据权利要求1所述的基于振幅编码调制的非相干合成的成像系统，其特征在于，所述超分辨模块用于对每个子孔径的四张不同相位的FZA振幅编码图像进行重建并进行处理获得超分辨图像的具体方法为：
4.根据权利要求3所述的基于振幅编码调制的非相干合成的成像系统，其特征在于，对每个子孔径Ak拍摄的四张不同相位的FZA振幅编码图像IB,B＝1,2,3,4进行重建，具体为：
5.根据权利要求3所述的基于振幅编码调制的非相干合成的成像系统，其特征在于，高分辨率频谱的更新公式为：
6.根据权利要求3所述的基于振幅编码调制的非相干合成的成像系统，其特征在于，收敛的判据为所有生成的目标低分辨率图像与子孔径重建的低分辨率图像Ik的均方误差之和小于一个阈值T。
【技术特征摘要】
1.一种基于振幅编码调制的非相干合成的成像系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于振幅编码调制的非相干合成的成像系统，其特征在于，所述fza振幅编码图案具体为：
3.根据权利要求1所述的基于振幅编码调制的非相干合成的成像系统，其特征在于，所述超分辨模块用于对每个子孔径的四张不同相位的fza振幅编码图像进行重建并进行处理获得超分辨图像的具体方法为：
4.根据权利要求3所述的基于振幅编码调...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹燕，肖富君，张超，韩冬，陈思，浦元元，仲启强，张元鹤，袁玉芬，祝颂东，张严严，孙宇楠，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军装备部驻南京地区军事代表局驻南京地区第一军事代表室，
类型：发明
国别省市：
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