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《哈尔滨工业大学》 2011年
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稀疏孔径光学成像系统图像恢复算法研究

姜艳超  
【摘要】:稀疏孔径光学成像系统采用多个相同的共相位圆形子孔径来获得大孔径光学系统的成像效果,解决了大孔径光学系统高成本、难加工的问题,有效地提高了系统分辨率。但是,由于稀疏孔径光学成像系统光瞳分布的离散化,使得系统调制传递函数(MTF,Modulation Transfer Function)在中频段显著下降甚至出现零点;同时,通光面积的减小引起图像信噪比的降低,加之成像环境因素的影响,导致成像结果较差,因而需要对稀疏孔径降质图像进行恢复。图像恢复技术根据图像退化过程建立数学模型,沿着图像降质的逆过程估计出原始图像,满足后续处理的要求。 首先,本文建立了稀疏孔径光学成像系统的降质模型,研究了该类系统的成像原理以及表征系统特性的参数,基于稀疏孔径阵列的二维MTF特性,提出了频域特征三角形法求取最小填充因子,并成功求取了Golay3、Golay6、Ring6、Tri-arm7等典型稀疏孔径阵列的填充因子。 其次,推导了典型稀疏孔径阵列的MTF表达式,分析了影响成像质量的光学因素(子孔径像差、活塞误差和倾斜误差),然后选取较低的填充因子研究了光学稀疏孔径阵列的MTF特性,并利用Matlab软件对稀疏孔径光学成像系统有无像差两种情况进行了低填充比仿真成像实验。 再次,研究了傅里叶反卷积、LPA-ICI(Local Polynomial Approximation- Intersect Confidence Intervals )和WDALRD ( Wavelet Denoise after Laplacian-Regularized Deconvolution)算法,通过与稀疏孔径光学成像系统匹配,应用于稀疏孔径图像恢复中,并提出了归一化中高频MTF均值作为像质评价指标。 最后,为了检验算法的有效性,进行了数字仿真实验和半实物仿真实验,发现WDALRD算法不仅能够消除有色噪声,而且能够有效地保留图像的纹理和边缘信息,因而,最适合于稀疏孔径光学成像系统的图像恢复。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP391.41

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 段相永;斐索式稀疏孔径光学系统成像技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王治乐;陈旗海;张伟;;空间光学合成孔径成像系统原理与关键技术分析[J];光电工程;2006年04期
2 李波;李艳;李昕;;两种稀疏孔径光学成像的图像恢复算法研究[J];光电技术应用;2009年03期
3 韩骥;王大勇;刘汉承;伏西洋;郭红锋;陶世荃;;光学稀疏孔径成像复合孔径阵列结构研究[J];光电子.激光;2007年06期
4 王治乐,龙夫年,张伟,赵仲明;光学合成孔径成像技术计算机仿真与实验验证[J];光学技术;2004年04期
5 钱霖,吴泉英,吴峰,沈为民;复合三子镜的成像研究[J];光学学报;2005年08期
6 李波;李艳;李昕;;稀疏孔径光学系统成像的图像恢复算法研究[J];光子学报;2010年02期
7 王治乐,周彦平,张伟,刘春华;合成孔径成像技术对比研究[J];哈尔滨工业大学学报;2004年03期
8 吴泉英;钱霖;沈为民;;稀疏孔径系统的成像和图像复原[J];激光杂志;2005年06期
9 吴泉英;钱霖;沈为民;;Golay6稀疏孔径系统成像研究[J];仪器仪表学报;2006年S2期
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1 张仙玲;天文光干涉与光学综合孔径图像重构技术研究[D];南京理工大学;2004年
2 张亚新;光学合成孔径图像高清晰重建算法研究[D];解放军信息工程大学;2008年
3 李波;稀疏孔径光学系统成像的图像恢复算法研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2009年
【共引文献】
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1 伏西洋;王大勇;郭红锋;;基于单点像的光学稀疏孔径图像复原[J];北京工业大学学报;2012年05期
2 孔宽盟;焦斌亮;张胜;;光学合成孔径成像原理及图像复原技术[J];电子技术;2009年08期
3 孙敬建;王刚;许博谦;;基于位相相异方法的稀疏孔径系统图像复原[J];光电工程;2010年08期
4 李波;李艳;李昕;;两种稀疏孔径光学成像的图像恢复算法研究[J];光电技术应用;2009年03期
5 沈婷婷;王福亮;吴泉英;钱霖;吴峰;;Golay6结构复杂光瞳成像研究[J];光学与光电技术;2011年04期
6 吴泉英;钱霖;沈为民;;两种稀疏孔径系统的成像研究[J];光学精密工程;2006年01期
7 吴泉英;钱霖;;类Golay6稀疏孔径结构[J];光学精密工程;2010年07期
8 吴泉英;钱霖;沈为民;;复合三子镜稀疏孔径光瞳结构的研究[J];光学学报;2006年02期
9 马洪涛;韩冰;张晓辉;何煦;聂真威;;超长焦距短结构光学系统设计[J];光学学报;2009年12期
10 梁士通;杨建峰;薛彬;;基于遗传算法的改进相位差法波前误差传感技术研究[J];光学学报;2010年04期
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5 陈欣扬;Fizeau型天文光学综合孔径望远镜的若干关键技术研究[D];中国科学院研究生院(上海天文台);2007年
6 易红伟;光学稀疏孔径成像系统关键问题研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2007年
7 朱锡芳;光学图像去云雾方法研究[D];南京理工大学;2008年
8 刘智颖;子孔径拼接光学系统的研究[D];长春理工大学;2009年
9 郭权锋;同轴三反空间相机结构稳定性研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2012年
10 段相永;斐索式稀疏孔径光学系统成像技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2012年
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7 郭勇;稀疏孔径光学系统光瞳结构的优化[D];苏州大学;2007年
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9 陈娟;合成孔径激光雷达信号模型及成像算法研究[D];电子科技大学;2008年
10 朱爱敏;全息校正望远镜主镜像差的机理及实验研究[D];苏州大学;2008年
【同被引文献】
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2 刘群龙;吴晗平;张焱;胡大军;;新型红外光学系统的结构特点与技术分析[J];光电技术应用;2010年02期
3 韩骥;王大勇;刘汉承;伏西洋;郭红锋;陶世荃;;光学稀疏孔径成像复合孔径阵列结构研究[J];光电子.激光;2007年06期
4 王海涛,周必方;天文光干涉技术[J];光学精密工程;2003年04期
5 吴泉英;钱霖;沈为民;;两种稀疏孔径系统的成像研究[J];光学精密工程;2006年01期
6 杨立保;李艳红;王晶;赵楠;乔彦峰;;多镜头成像拼接方法在经纬仪系统中的应用[J];光学精密工程;2010年05期
7 吴泉英;钱霖;;类Golay6稀疏孔径结构[J];光学精密工程;2010年07期
8 张鹏;张元;金光;钟兴;张雷;姚劲松;;应用条纹投影法测量薄膜反射镜的成形[J];光学精密工程;2011年06期
9 王忠生;张学军;;空间合成孔径成像光学系统的光瞳对称性[J];光学精密工程;2011年09期
10 张伟,王治乐,龙伟军;光学合成孔径成像技术发展概况[J];光学技术;2003年06期
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1 董健;大型天文望远镜观测控制系统框架研究[D];中国科学技术大学;2011年
2 吴泉英;稀疏孔径光学系统成像研究[D];苏州大学;2006年
3 易红伟;光学稀疏孔径成像系统关键问题研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2007年
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1 魏鹏;自适应光学合成孔径成像遥感器中光纤压电陶瓷移相器的研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 陈卫;傅里叶望远术的理论和实验研究[D];国防科学技术大学;2010年
3 刘伟;C/C泡沫预制体气相反应制备C/SiC复合材料的研究[D];国防科学技术大学;2010年
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6 郭勇;稀疏孔径光学系统光瞳结构的优化[D];苏州大学;2007年
7 丁驰竹;光学稀疏孔径成像系统原理与位相误差研究[D];浙江大学;2008年
8 徐杰;提高星载成像传感器空间分辨率的方法研究[D];西安电子科技大学;2009年
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【二级参考文献】
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1 赵剡;李东兴;许东;;抑制复原图像振铃波纹的频域循环边界算法[J];北京航空航天大学学报;2006年11期
2 王治乐;陈旗海;张伟;;空间光学合成孔径成像系统原理与关键技术分析[J];光电工程;2006年04期
3 谢盛华;张启衡;宿丁;;基于APEX方法的湍流退化图像复原算法[J];光电工程;2007年02期
4 韩骥;王大勇;刘汉承;伏西洋;郭红锋;陶世荃;;光学稀疏孔径成像复合孔径阵列结构研究[J];光电子.激光;2007年06期
5 周义;侦察卫星:美军窥视伊拉克的“天眼”[J];国防科技;2003年06期
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7 郝云彩,尤 政,杨秉新;长焦距TDI CCD遥感器光学系统研究[J];光机电信息;2001年06期
8 吴培中;以色列卫星发展概况[J];国际太空;2001年10期
9 吴培中;快鸟-2卫星的技术性能与应用[J];国际太空;2002年10期
10 王海涛,周必方;光学综合孔径干涉成像技术[J];光学精密工程;2002年05期
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7 牛志蕾;图像恢复中的PCG算法的正则化策略[D];河北工业大学;2003年
8 王建军;有噪图像的盲恢复研究[D];大连海事大学;2005年
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