[发明专利]基于像素编码的大F数衍射实时校正的高分辨成像相机

权利要求书

1.一种基于像素编码的大F数衍射实时校正的高分辨成像相机，其特征在于：包括成像镜头、探测器和数据处理模块；

所述成像镜头为大F数、大Q值成像镜头，F数＞20，Q值＞1.5，用于采集被测目标的成像光；所述成像镜头包括主反射镜、次反射镜和校正镜组；所述主反射镜为抛物面反射镜，所述次反射镜为双曲面反射镜，所述校正镜组包括第一光学玻璃、第二光学玻璃、第三光学玻璃和第四光学玻璃，所述第一光学玻璃为负光焦度弯向像面的弯月重火石玻璃，所述第二光学玻璃为正光焦度双凸的重火石玻璃，所述第三光学玻璃为负光焦度双凹的镧火石玻璃，所述第三光学玻璃为正光焦度弯向物面的弯月轻冕玻璃；

所述探测器为低噪声探测器，用于将成像镜头采集的成像光转化为图像；

所述数据处理模块包括计算机程序，计算机程序被执行时实现像素编码算法，利用像素编码算法进行衍射实时校正以获取高分辨率图像；

所述像素编码算法包括以下步骤：

步骤一、利用成像镜头拍摄的多幅星点图像得到其对应中心点X、Y两方向的灰度分布曲线，对多条灰度分布曲线进行有理函数拟合分别得到成像镜头X、Y方向的一维点扩散函数，再利用X、Y方向的一维点扩散函数构建成像镜头的二维点扩散函数；

步骤二、利用步骤一获得的二维点扩散函数PSF，在空域中构建编码的块循环矩阵H_e，根据矩阵定理求出循环矩阵相对应的逆矩阵即为成像镜头的编码矩阵；

步骤三、图像读出解码；

3.1)成像镜头对被测目标进行拍摄得到目标图像，目标图像在探测器上以矩阵形式呈现，然后将探测器上以矩阵形式呈现的目标图像按行顺序读出，得到目标图像的目标像向量g_e；

3.2)将目标像向量g_e与逆矩阵相乘，得到经校正处理后的目标复原图像向量再将该目标复原图像向量重组为矩阵，实现对相机图像的解码，从而得到高分辨率的目标图像。

2.根据权利要求1所述的基于像素编码的大F数衍射实时校正的高分辨成像相机，其特征在于：步骤3.1)中，成像镜头对被测目标进行拍摄得到目标图像，随后将目标图像按m×n大小进行分区域处理，获得多个子区域图像，然后将低噪声探测器上以矩阵形式呈现的子区域图像按行顺序读出，得到子区域图像的目标像向量g_e；

3.2)将子区域图像的目标像向量g_e与逆矩阵相乘，得到经校正处理后子区域图像的目标复原图像向量再将该目标复原图像向量重组为矩阵，实现对子区域图像的解码，将各子区域图像按照已知的顺序进行组合，得到高分辨率的目标图像。

3.根据权利要求2所述的基于像素编码的大F数衍射实时校正的高分辨成像相机，其特征在于：所述低噪声探测器为CCD探测器。

4.根据权利要求1或2欧3所述的基于像素编码的大F数衍射实时校正的高分辨成像相机，其特征在于：所述成像镜头的焦距为9000mm，F数为25，视场角为0.28°，可见光波段的波长为450nm～750nm。

5.根据权利要求4所述的基于像素编码的大F数衍射实时校正的高分辨成像相机，其特征在于：所述主反射镜、次反射镜的焦距为4000mm，校正镜组放大率为2.25倍，系统遮拦比＜30％。

6.根据权利要求5或所述的基于像素编码的大F数衍射实时校正的高分辨成像相机，其特征在于：所述主反射镜的曲率半径为-1355.2，所述次反射镜的曲率半径为-317.7，所述第一光学玻璃两个球面的曲率半径为682.3和65.67，所述第二光学玻璃两个球面的曲率半径为74.38和-116.68，所述第三光学玻璃两个球面的曲率半径为-66.53和69.36，所述第四光学玻璃两个球面的曲率半径为-150.66和-62.37。