一种改进的凝视焦平面探测器亚像元成像处理算法徐超,金伟其,李雅琼,王霞(北京理工大学信息科学技术学院光电工程系,北京100081)摘要:利用光学微扫描和亚像元成像处理技术,实现亚像元成像系统是当前提高光电成像系统空间分辨率的重要技术途径.本文在分析二维凝视焦平面探测器的亚像元成像和重构原理的基础上,提出了一种改进的基于二维2×2微扫描的亚像元成像处理方法,解决了边界精确标定法的标定以及边界值近似法的误差问题.模拟分析表明:算法可有效实现亚像元成像,且处理工作量小,易于实现实时处理,可望在可见光和红外亚像元成像领域获得应用,算法对于发展高性能热成像系统具有重要的理论指导意义和实用价值.关键词:热成像;光学微扫描;亚像元成像;图像处理;边界处理中图分类号:TN911173文献标识码:A文章编号:037222112(2007)0821608204AnImprovedSub2PixelProcessingAlgorithmBasedonFocalPlaneDetectorXUChao,JINWei2qi,LIYa2qiong,WANGXia(DepartmentofOpticalEngineering,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081,China)Abstract:Utilizingopticalmicroscanningtechniqueandsub2pixelimagingprocessingtoachievesub2pixelimagingsystemisanimportanttechnicalmethodtoimprovethespatialresolutionofoptoelectronicimagingsystem.Byanalyzingthesub2pixelimagingandmicroscanningreconstructionoftwo2dimensionstaringfocalplanedetector,thepaperpresentsakindofsub2pixelprocessingal2gorithmbasedontwo2dimensionmicroscanningandsolvesthemargindemarcationproblems.Byanalyzingtheresultofsimulation,thisalgorithmisgoodforachievingsub2pixelimagingandeasytoachievereal2timeprocessingbecauseofsmallprocessingload.Theprocessingalgorithmcanbewidelyusedinthefieldofvisiblelightandinfraredimagingsystem.Applicationofthisprocessingalgorithmwillenormouslyenhancestaringthermalimagingsystem’sperformance.Keywords:thermalimagingsystem;opticalmicroscanning;sub2pixelimaging;imageprocessing;marginprocessing1引言凝视型焦平面探测器的空间离散性使成像成为空间离散采样成像过程[1].根据采样定理,当采样频率小于图像空间频率时,成像将因频率混叠产生图像失真.由于目前红外焦平面阵列探测器单元尺寸较大,阵列规模较小,且工作波长较可见光高一个数量级,因此,提高成像空间的采样率,减小光学衍射限影响对于发展高性能热成像系统具有重要的意义.基于微扫描技术(Mi2croscanning)提高焦平面阵列(FocalPlaneArray,FPA)探测器的空间采样率以及亚像元成像处理算法重构图像细节———亚像元成像技术是一种减小或消除欠采样效应的有效手段[2～5],不仅可在保证系统信噪比的条件下,改善系统的传递特性,提高系统作用距离,而且相对投资研制新的高性能探测器,具有投入少、见效快的特点.因此,将这种性价比高的技术应用到实际成像系统中成为研究的热点方向,并已在航天遥感、热成像系统和显微成像等领域获得成功应用[6～8].亚像元成像处理算法是亚像元成像的核心技术,目前对于线阵扫描型和面阵凝视型亚像元成像处理算法已有一些研究,但有许多算法仅停留在对过采样图像的重构,并未实现真实意义上的亚像元成像[9～13].我们在最近的研究中[14]提出了一种针对凝视型焦平面的亚像元成像处理算法,理论上可实现1/4探测单元的分辨,且算法处理量小,可实现快速实时处理,但算法要求对视场边界的信号(辐射或亮度)进行标定处理,增加了技术实现的难度.为此,本文将研究一种改进的凝视焦平面探测器亚像元成像算法,解决或减轻要求视场边界标定的问题,进一步提高算法的可操作性.2二维凝视亚像元成像处理算法的实现211二维凝视焦平面探测器的亚像元成像处理设高分辨率图像为O(i,j),(i=1,2,⋯,2N+1;j=1,2,⋯,2M+1),图像单元尺寸(a/2)×(b/2).当用收稿日期:2006204214;修回日期:2007206218基金项目:十一五总装预研项目(No.40405030103);CAST创新基金项目(No.CAST200619)第8期2007年8月电子学报ACTAELECTRONICASINICAVol.35No.8Aug.2007单元尺寸为a×b的N×M元焦平面探测器进行2×2模式微扫描成像...
