Tiempo Multiplexing Súper Resolución Técnica de la Imagen de una plataforma móvil
Summary
Se presenta un método para superar el límite de difracción óptica. El método incluye un proceso de dos pasos: la recuperación de fase óptica usando iterativo algoritmo de Gerchberg-Saxton, y cambio de sistema de imagen seguido por la repetición de la primera etapa. Un aumento sintéticamente apertura del objetivo se genera a lo largo de la dirección del movimiento, produciendo una mayor resolución de imagen.
Abstract
Se propone un método para aumentar la resolución de un objeto y la superación del límite de difracción de un sistema óptico instalado en la parte superior de un sistema de imágenes en movimiento, tal como una plataforma o vía satélite en el aire. La mejora de la resolución se obtiene en un proceso de dos pasos. En primer lugar, tres de baja resolución las imágenes de forma diferente desenfocado están siendo capturados y la fase óptica se recuperan utilizando un algoritmo basado Gerchberg-Saxton iterativo mejorado. La recuperación de fase permite numéricamente volver propagar el campo para el plano de apertura. En segundo lugar, el sistema de formación de imágenes se desplaza y la primera etapa se repite. Los campos ópticos obtenidos en el plano de apertura se combinan y un aumento sintéticamente apertura del objetivo se genera a lo largo de la dirección del movimiento, produciendo una mayor resolución de imagen. El método se asemeja a un enfoque bien conocido del régimen de microondas llama el radar de apertura sintética (SAR) en la que el tamaño de la antena se incrementa sintéticamente a lo largo de la plataformadirección de propagación. El método propuesto se demuestra a través de experimentos de laboratorio.
Introduction
En imágenes de radar, un haz estrecho ángulo de pulso de radiofrecuencia (RF) se transmite mediante una antena que se monta en una plataforma. La señal de radar transmite en una dirección lateral que mira hacia el 1,2 superficie. La señal reflejada es retrodispersada desde la superficie y es recibida por la misma antena 2. Las señales recibidas se convierten a una imagen de radar. En real Radar de Apertura (RAR) la resolución en la dirección de acimut es proporcional a la longitud de onda e inversamente proporcional a la dimensión de la abertura 3. Por lo tanto, se requiere una antena más grande para una mayor resolución de azimut. Sin embargo, es difícil unir gran antena a un plataformas móviles tales como aviones y satélites. En 1951 Wiley 4 sugirió una nueva técnica de radar denominado radar de apertura sintética (SAR), que utiliza el efecto Doppler creada por el movimiento de la plataforma de formación de imágenes. En SAR, la amplitud, así como la fase de la señal recibida se registran 5 </sup>. Esto es posible ya que la frecuencia óptica SAR es aproximadamente 1-100 GHz 6 y la fase se registra utilizando un resonador local de referencia instalado en la parte superior de la plataforma. En formación de imágenes ópticas, se utilizan longitudes de onda más cortas, tales como el visible y el infrarrojo cercano (NIR), que es aproximadamente 1 m, es decir, frecuencia de aproximadamente 10 Hz 14. La intensidad del campo, en lugar de el campo mismo, se está detectando ya que los cambios de fase óptica demasiado rápido para la detección utilizando detectores basados en silicio estándar.
Mientras imágenes de un objeto a través de un sistema óptico, la abertura de la óptica sirve como un filtro de paso bajo. Por lo tanto, la información espacial de alta frecuencia del objeto se pierde 7. En este trabajo nos proponemos resolver cada uno de los temas mencionados por separado, es decir, la fase pierde y el efecto límite de difracción.
Gerchberg y Saxton (GS) 8 sugieren que la fase óptica puede Retrieved usando un proceso iterativo. Misell 9-11 ha extendido el algoritmo para cualquiera de los dos planos de entrada y salida. Estos enfoques son probados para converger a una distribución de fase con un error cuadrático medio mínimo (MSE) 12,13. Gur y Zalevsky 14 presentan un método de tres aviones que mejora el algoritmo Misell.
Proponemos y demostrar experimentalmente que la restauración de la fase mientras que el cambio de la lente de formación de imágenes, como se hizo con la antena en la solicitud de SAR nos permite aumentar sintéticamente el tamaño efectivo de la abertura a lo largo del eje de exploración y, finalmente, mejorar la resolución de formación de imágenes dado.
La aplicación de la SAR en la imagen óptica utilizando interferometría y holografía es bien conocida 16,17. Sin embargo, el método propuesto tiene como objetivo para imitar una plataforma de imágenes de exploración, lo que es adecuado para la imagen no coherente (como plataforma aérea de visión lateral). Por lo tanto, el concepto de la holografía, WHICH utiliza un haz de referencia, no es adecuado para una aplicación tal. En lugar de ello, el algoritmo de Gerchberg-Saxton revisada se utiliza con el fin de recuperar la fase.
Protocol
Representative Results
Discussion
El radar de apertura sintética óptica conceptual (OSAR) que se presenta en este trabajo es un nuevo enfoque súper resuelto que utiliza el algoritmo GS y técnica de exploración con el fin de mejorar la resolución espacial de un objeto en la dirección de la exploración. El movimiento de la plataforma de formación de imágenes puede ser auto-generado durante el uso de una plataforma en el aire o vía satélite. A diferencia de muchas técnicas de multiplexación en el tiempo SR, nuestro método no requiere ninguna…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ninguno
Materials
| Red Laser Module | Thorlabs | LDM635 | |
| 10X Galilean Beam Expander | Thorlabs | BE10M-A | |
| Negative 1951 USAF Test Target | Thorlabs | R3L3S1N | |
| Filter holder for 2" Square Filters | Thorlabs | FH2 | |
| 1" Linear Translation Stage | Thorlabs | PT1 | X2 |
| Lens Mount for Ø1" Optics | Thorlabs | LMR1 | |
| Lens f = 100.0mm | Thorlabs | AC254-100-A | |
| Graduated Ring-Activated Iris Diaphragm | Thorlabs | SM1D12C | |
| 2.5×2.5mm Aperture Ø1" | Indoor production | ||
| High Resolution CMOS Camera | Thorlabs | DCC1545M |
Riferimenti
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