[发明专利]一种像素级多光谱与像素级多偏振态探测分辨率增强技术

说明书

本发明涉及光学多光谱、多偏振态探测领域领域，具体公开了一种像素级多光谱与像素级多偏振态探测分辨率增强技术，包括标准光学系统、安装有可动光学镜头的二维压电高速高精度微扫描平台或FSM系统、可动光学镜头数据连接的探测器、上位机、高频信号控制器和图像算法处理器。本发明在原有像素级多光谱与多偏振光学探测系统中，引入一个高精度平面微扫描平台，将光学系统中某一透镜或将探测器直接固定于微动平台上，微扫描平台带动透镜运动在像面上产生1个整像素的位移，扫描模式依据滤光片宏像素确定，微扫描平台到达稳定位置，探测器开始曝光并输出多通道光谱或偏振态低分辨率图像，周期循环，获取多通道光谱或偏振态低分辨率图像序列。

技术领域

本发明涉及光学多光谱、多偏振态探测领域技术领域，具体为一种像素级多光谱与像素级多偏振态探测分辨率增强技术。

背景技术

自上世纪末，为了进一步提高多光谱与多偏振光学探测系统的集成度，实时性，出现了一种基于像素级滤光片技术的多光谱与多偏振光学探测系统技术，其主要由像素级多光谱或多偏振态矩阵滤光片，光学探测器，光学系统，显示系统构成。其在不改变光学系统的基础上，只需在探测器前方封装一块像素级多光谱或多偏振态矩阵滤光片便可实现多光谱多偏振态探测（如图5所示）。

采用像素级多光谱或多偏振态矩阵滤光片技术由于可使每个像素具备独立的光谱或偏振态探测能力，因此使光学探测系统具有多光谱或多偏振态的成像能力。其可探测的光谱通道数量或多偏振态通道数量与探测器宏像素（Micro-pixel）中包含的单元微型滤光片结构数量相同，即宏像素中包含的光谱或偏振态通道数量相同。

关于像素级多光谱或多偏振态矩阵滤光片的说明：

1：一个滤光片通常由2x2, 3x3, 4x4像素级微结构组的构成的多光谱或多偏振宏像素在平面X方向，Y方向复制构成的平面2D结构。每个宏像素中包含4个，9个，16个或更多单元的微型滤光片结构，每个微型滤光片结构单元均为一个独立的光谱或偏振通道。各通道的光谱与偏振性能相互独立。

2：每个微型滤光结构与探测器像素大小相同，构成独立通道的每个微型滤光结构之间的间距与像素间距相同。

3：像素级多光谱或多偏振态矩阵滤光片需直接紧密安装在探测器像素前方，滤光片与像素意义对应，确保光线通过每个微型滤光片结构单元均为一个独立的光谱或偏振通道后直接被滤光片后面的探测器单元像素接收。

由于探测器同像素级多光谱或多偏振态矩阵滤光片结合后，其探测像素矩阵被滤光片宏像素覆盖，因此其对于单一通道的光谱探测图像分辨率为探测器原始像素数量/单位矩阵内的光谱通道数量或偏振通道数量。

如探测器原始探测器分辨率为100万像素即1000 x 1000, 若采用宏像素为2x2的4通道像素级多光谱或滤光片技术后，探测系统对于单一光谱通道或单一偏振态通道的图像分辨率为25万像素，即500x500，分辨能力减小了4倍。因此其从本质上说，像素级多光谱与多偏振光学探测技术，是一种牺牲探测器空间分辨率，提升光谱通道与偏振态通道数量的探测技术。对于探测器原始分辨率较低的探测器时，采用像素级多光谱与多偏振光学探测技术，将大幅度降低图像分辨率而无法发挥其多光谱与多偏振态探测的效率。

此外，像素级多光谱或多偏振态矩阵滤光片宏像素中的光谱通道与像素通道存在一一对应的空间关系，因此当通道数较大时，容易重现通道与通道间的空间间隔较大。当使用像素级多光谱与多偏振光学探测系统进行远距离观测或大视场观测时，由于不同的通道有可能探测到不同的物体，因此对同一物体的多光谱或多偏振态进行探测时有可能失真。

发明内容

本发明的目的在于提供一种像素级多光谱与像素级多偏振态探测分辨率增强技术，以解决上述背景技术中提出的问题。