[发明专利]一种提高空间采样频率成像装置和方法

说明书

本发明公开了一种提高空间采样频率成像装置和方法，属于摄影测量学领域。所述的提高空间采样频率装置包括硅基液晶阵列、中继透镜，CCD、压电位移台和处理器；所述的硅基液晶阵列上的晶元按N×N进行分组；成像光线传播到所述的硅基液晶阵列后，每组晶元按先行后列的时间序列依次将光线透射；所述CCD像元曝光N×N次，每次接收来自N×N个晶元组中的一个晶元的透射光线；所述处理器合成最终图像，突破了成像传感器的图像分辨率的限制。

技术领域

本发明涉及一种提高空间采样频率成像装置和方法，属于摄影测量学领域。

背景技术

纳米光刻技术决定了成像传感器的图像分辨率不能无限增加。成像传感器的空间采样频率难以突破图像分辨率的限制，无法满足视觉测量精度要求更高的需求。而目前极限分辨率的成像传感器采样数据体量大，对于空间采样频率要求不高的成像对象造成了信息的冗余和后期处理的繁琐。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种提高空间采样频率成像装置和方法，用以解决上述存在的问题。

本发明一种提高空间采样频率成像装置予以实现的技术方案是：该装置包括硅基液晶阵列、中继透镜，CCD、压电位移台和处理器；所述的硅基液晶阵列上的晶元按N×N进行分组；成像光线传播到所述的硅基液晶阵列后，每组晶元按先行后列的时间序列依次将光线透射；所述的中继透镜将所述的硅基液晶阵列成像到CCD，并保证N×N个晶元组与所述CCD像元相对应；所述CCD像元曝光N×N次，每次接收来自N×N个晶元组中的一个晶元的透射光线；所述处理器接收所述CCD的图像，控制所述硅基液晶阵列每个晶元的透光率和所述压电位移台在x、y、z三轴方向的位移变化，并合成提高了空间分辨率的最终图像。

本发明提出的一种提高空间采样频率成像方法，是利用上述提高空间采样频率成像装置，并按照以下步骤：

步骤一、所述处理器控制所述的硅基液晶阵列上的所有晶元透射率为1，所述CCD一次曝光采集低采样率场景图。

步骤二、所述处理器处理低采样率场景图，划定感兴趣区域及给定区域内目标的提高空间采样系数N。

步骤三、所述处理器控制所述压电位移台相对所述中继透镜在z轴方向的位置，实现在感兴趣区域内CCD单像元与N×N晶元组的对应成像。

步骤四、所述处理器控制所述硅基液晶阵列每组晶元按先行后列的时间序列依次开启每组第(i,j)个晶元透射光线，1≤i≤N和1≤j≤N。

步骤五、所述CCD曝光N×N次，第[(j-1)N+i]次曝光中，CCD像元接收来自各晶元组中的第(i,j)个晶元的成像光线，采集图像I_i,j为p列，q行矩阵。

步骤六、当所述硅基液晶阵列的晶元组不够覆盖感兴趣区域内像元时，所述处理器控制所述压电位移台在x和y轴方向移动到新位置，重复进行步骤三、四、五，直到感兴趣区域内像元都采集了N×N个数据。

步骤七、所述处理器将N×N次采集图像插值排列，合成最终图像I_c，合成公式为：

其中，Q_j为q列，qN行矩阵，第l列，第[(l-1)N+j]行为1，其余为0，1≤l≤q；P_i为pN列，p行矩阵，第k行，第[(k-1)N+i]列为1，其余为0。

可见，经过步骤一、二、三、四、五、六、七，能够实现提高空间采样频率成像。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：