[发明专利]一种基于铺装简单曲面的多次曝光图像重建方法

说明书

本发明公开了一种基于铺装简单曲面的多次曝光图像重建方法，该方法旨在拟合一簇铺装简单曲面，得到对被观测物体的高分辨率最佳近似图像，对最佳近似图像的一系列模拟观测将得到与真实观测图像几乎一样的图像。该方法同样适用于利用任意一簇参数化铺装曲面对多次曝光图像进行拟合(Tessellated Parameterized Surface Fitting，TPSF)，应该说该方法是TPSF的一个特例。在图像重建的保真性方面明显优于前人发展的Drizzle和iDrizzle技术，特别对于细节丰富(小尺寸结构)和流量变化较大的区域有独特优势。自适应TSSF能自动调整计算量到细节丰富的区域，在计算速度上要快于iDrizzle技术。

December 12，2017

1技术领域

在图像采集领域，像素点是采集光子(或其他粒子)和组成图像的基本单元。实际中像素点数目是有限的，如此一来图像分辨率就是有限的，也就是说单次曝光采样率是确定的。要得到高分辨率图像，有两种方法：一是增加单位面积上的像素点数目；二是通过多次曝光提高采样率。第一种方法需要产品升级换代，这里就需要考虑硬件成本。第二种方法则需要一套高效可靠的算法来提升图像分辨率。本发明就是针对第二种方法，提出一项增加图像保真度的技术。

2背景技术

由于工艺技术局限方面和经济成本方面的考虑，很多成像设备采样率其实是大大低于设备最高光学分辨率的，这就造成低采样率问题。从而导致高频信号出现混叠(alias-ing)图像表现出模糊，马赛克化(也就是像素化，pixelation)等问题。前人的反混叠(anti-aliasing)技术已经用在哈勃空间望远镜(HST)的图像拼接上如Fruchter等人发展的Drizzle和iDrizzle技术。Drizzle的特点是速度快，但混叠信号并没有被完全反卷积出来，所以Drizzle只是图像在高分辨率网格下的单纯叠加，因而也没有很好地去像素化。随后在Drizzle的基础上，Fruchter于2011年又发展出了多次迭代结合傅立叶空间平滑的方法来多次提取残留信号，也即iDrizzle技术。iDrizzle首先要通过Drizzle技术把多次观测到原始图像放到一个过采样的网格上，再多次与原始图像对比，从残差图像中提取大部分信号，并加到结果中，最后通过sinc插值到目标分辨率，比如临界采样分辨率(简称临界采样率，critical sampling)。iDrizzle能比较好地实现反卷积，给出的图像跟真实图像差不太多，缺点也很明显，就是耗费大量计算资源而且效果也不如后来我们发展的两套方法《细分有理曲面(正向)去像素化技术》(即DSRS，专利号：201510982531X)，《一种快速有效去像素化技术》(即fiDrizzle，专利号：201611173333X)和《FiDrizzle多次采样图像重建技术》(即FiDrizzle，专利号：201710307681X)。