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基于亚像素级位移的超分辨率成像系统设计

胡萌萌  
【摘要】:超分辨率成像技术是提高图像探测器极限分辨率领域的研究热点。图像探测器在生产、生活等各个领域的应用广泛,技术的进步使得各领域对图像质量的要求不断提高,然而受成像器件内部结构和外部条件的影响(如像元尺寸、光学系统像差、大气扰动、运动模糊、散焦模糊等),图像的质量会退化,这便不能够满足实际需求。若通过硬件的改进提高成像器件的分辨率需要面对高昂的经济代价和无法突破的技术难题,而超分辨率技术旨在通过软件的方法提高分辨率弥补硬件上的不足,所以它一提出就引起了广泛的关注本文主要针对序列图像的超分辨率成像技术进行研究,它是利用多幅有冗余信息的原始低分辨率序列图像,经过彼此信息互补来得到一幅承载更多信息的图像,突破原始图像所携带信息的局限性。 本文对光电成像系统的超分辨率成像技术进行了系统的探索与研究:本文对超分辨率图像重建的理论模型进行了研究,分析了有冗余信息的亚像素位移序列图像与超分辨率图像间的关系;在CCD图像传感器像元结构研究的基础上,分析了目前有冗余信息的亚像素位移序列图像获取的方法,构建了一种基于压电陶瓷的微位移获取装置,并对该装置进行了可行性分析,在实验室现有条件的基础上对标准分辨率板进行采集,获得多幅有冗余信息的位移图像;对序列图像的超分辨率重建算法进行了研究,根据获取的多幅有冗余信息的微位移图像的特点,优化了解线性方程组的方法,对实验室采集到的序列图像进行重建,从结果中可看到优化算法重建的图像比原算法重建的图像更细腻,边缘细节更突出,重建效果更好;对超分辨率重建图像的主观与客观质量评价方法进行研究,利用多种客观评价函数与傅里叶频谱图对重建图像进行评价,提供了更为具体的信息,进一步表明本文方法的可行性。


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