第36卷第1期红外与激光工程2007年2月Vol.36No.1InfraredandLaserEngineeringFeb.2007收稿日期:2006-02-18;修订日期:2006-04-10基金项目:教育部博士点基金资助项目(20020007006);武器装备预研基金资助项目(51402030204BQ0120)作者简介:徐超(1979-),男,江苏连云港人,博士,主要研究方向是图像处理、光电成像系统以及热成像技术。Email:rockyxu@bit.edu.cn导师简介:金伟其(1961-),男,上海人,教授,博士生导师,主要从事夜视与红外技术、光电检测技术、图像处理技术和电子光学等教学和研究工作。Email:jinwq@bit.edu.cn基于凝视成像探测器的平板调制式微扫描器设计徐超,金伟其,王霞,李雅琼(北京理工大学信息科学技术学院光电工程系,北京100081)摘要:光学微扫描技术是微扫描亚像元成像系统中的核心技术之一。研究了基于凝视成像探测器的平板调制式微扫描器的原理和设计方法,分析了微扫描平板的误差对亚像元成像的影响,设计了一种基于凝视型面阵CCD探测器的光学平板调制式微扫描器,并实现了与亚像元成像实验系统的联调成像。设计方法不仅适于可见光成像,也适于基于凝视焦平面探测器的亚像元热成像。关键词:微扫描;调制;凝视成像探测器;亚像元成像中图分类号:TN911.73文献标识码:A文章编号:1007-2276(2007)01-0027-05DesignofopticalplatemodulatingmicroscannerbasedonstaringimagingdetectorXUChao,JINWei!qi,WANGXia,LIYa!qiong(DepartmentofOpticalEngineering,CollegeofInformationScienceTechnology,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081,China)Abstract:Opticalmicroscannertechniqueisoneofthemostimportanttechniquesofsub!pixelimagingsystem.Firstlythetheoryanddesignmeansofopticalplatemodulatingmicroscannerbasedonstaringimagingdetectorarepresented.Thenthemicroscanningopticalplate′serroreffectonsub!pixelimagingisanalyzed.Finallyanactualopticalplatemodulatingmicroscannerbasedonstaringimagingdetectorisdesignedandrealized,andthemicroscannercombiningwithsub!pixelimagingexperimentalsystemisdebugged.Thedesignmeansofopticalplatemodulatingmicroscannerisadaptedtonotonlyvisiblelightimagingsystem,butalsostaringFPAdetectorsub!pixelimagingsystem.Keywords:Microscanning;Modulating;Staringimagingdetector;Sub!pixelimaging0引言光电成像技术在军事、医疗、工业、安全等众多领域具有重要的应用价值。光电成像探测器单元的几何尺寸以及探测器阵列占空比小于1的空间布局,将引起成像模糊及空间离散欠采样[1],限制了光电成像系统质量的进一步提高。特别是在红外成像领域,由于探测器单元尺寸比可见光探测器大许多,因此减小或消除探测器空间欠采样、探测器单元空间积分以及光学系统的衍射限的影响已成为许多光电成像系统急需解决的重要问题[2-4]。近年来,利用光学微扫描和数字图像处理的亚像元成像技术发展迅速,在不减小探测器单元尺寸且不增加器件规模的条件下,增加成像系统的空间采样频率,减少图像的频率混叠效应,实现亚像元成像,明显提高了成像系统的空间分辨率。亚像元成像技术适合红外与激光工程第36卷红外与激光工程第36卷在较低档次的探测器上,以低成本实现高分辨率的成像。实现亚像元成像有多种光学微扫描方式[5],文中将针对调制式光学微扫描器,研究基于凝视成像探测器的平板调制式微扫描器的工作原理及设计方法。1光学平板调制式微扫描原理在凝视型成像模式中,水平和垂直方向均是空间离散采样成像过程。微扫描技术通过对同一场景进行多次相互之间有微小位移的空间采样,获得相应的时间序列低分辨率图像,然后按照微扫描顺序重构序列图像,获得过采样图像,再进行亚像元成像处理,获得高分辨率的亚像元图像[6-7]。一般地,基于微扫描的亚像元成像系统主要包含成像光学系统、微扫描器组件、成像探测器组件、亚像元成像处理模块等四个部分,实现凝视型亚像元成像的关键是微扫描技术和亚像元成像处理方法。根据光学原理,当入射光路中加入一块倾斜的平行光学平板(图1),将使光线在保持与原光路平行的图1平板平移光路原理Fig.1Theoryoflightpathtran...
