稀疏孔径望远镜退化图像复原技术研究

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光学稀疏孔径成像技术是一种能够实现空间遥感器轻量化和突破系统口径对分辨率限制的非常规成像方法。然而,由于光学稀疏孔径系统本身孔径结构及子镜配准误差等因素的影响使得直接获取的图像是不可用的,所以,稀疏孔径系统的图像复原成为稀疏孔径成像技术中不可或缺的关键环节。本文主要对基于位相相异(Phase Diversity)方法的稀疏孔径系统图像复原进行了研究,并探索性的利用基于DSP的硬件平台实现快速的图像复原。本文的研究内容主要由以下几个部分:一、对稀疏孔径成像系统图像的退化机理进行了研究。分析了稀疏孔径成像系统的成像原理,给出了稀疏孔径结构的特征指标,从仿真实验的角度分析了孔径结构、填充因子、子镜配准误差等对系统PSF、MTF及成像质量的影响。根据简化的稀疏孔径成像模型开发了稀疏孔径成像模拟软件模块,并讨论了稀疏孔径成像系统像质评价方法。二、对位相相异方法的数学模型和数值求解方法进行了研究。分析了位相相异方法的基本原理和数学模型,简要介绍了目前采用的几种数值求解方法。采用自适应遗传算法作为数值解法,并根据先验知识提出了对自适应遗传算法的改进方法。三、进行稀疏孔径系统图像复原的仿真研究。首先利用传统的维纳滤波方法对Golay3孔径类型的稀疏孔径系统退化图像进行复原,之后利用PD方法对存在子镜配准误差的退化图像进行复原,分析了高斯噪声对图像复原的影响,并研究了存在高斯噪声情况下的PD方法图像复原。四、进行图像复原演示及实验验证。在基于DM642芯片的DSP目标板上实现了图像复原的相关算法,搭建光学稀疏孔径成像及图像复原实验平台,进行图像复原演示及实验验证。实验结果证明,所采用的图像复原方法能够有效的复原稀疏孔径系统的退化图像。最后,总结本论文的研究内容,指出研究的不足和后续研究的方向。
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