一种获取亚像素位移序列图像的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种获取亚像素位移序列图像的方法及系统，该方法通过确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度和积分级数M，进而确定面阵CMOS传感器沿轨方向的开窗尺寸s；获取目标区域的亚像素位移序列图像和确定亚像素位移序列图像的横纵向位移与理论值的差异值，并判断差异值是否小于设定的误差门限阈值；若是，则确定获取的亚像素位移序列图像可用于超分辨重构，实现在时间延迟积分电荷耦合器件推扫成像中，产生用于超分辨重构的具有不同亚像素位移的序列图像，进而利用具有不同亚像素位移的序列图像通过超分辨重构算法达到在原有载荷量级基础上提升图像分辨率的目的。

Method and system for acquiring sub-pixel displacement sequence image

The present invention provides a method and a system for acquiring sub-pixel displacement sequence images, the method by determining the tilt angle and integral series M array CMOS sensor tilt mode in the imaging process, and then determine the window size of the s array CMOS sensor along the track direction; get the target area of sub-pixel displacement sequence image and determine the cross the longitudinal displacement and the theoretical value of the image sub-pixel displacement sequence difference value, and determine the difference between the value of error is less than the threshold set; if so, sub-pixel displacement sequence images can be used to determine access to super resolution reconstruction, the time delay integral CCD pushbroom imaging in the implementation, for having different sub-pixel displacement the sequence of image super-resolution reconstruction, and then use the image sequences with different sub-pixel displacement by super-resolution reconstruction algorithm to achieve the original load The purpose of improving image resolution on the basis of magnitude.

【技术实现步骤摘要】
一种获取亚像素位移序列图像的方法及系统
本专利技术涉及数字域TDI成像
，特别是涉及一种获取亚像素位移序列图像的方法及系统。
技术介绍
在航天遥感成像领域，高分辨率指标和载荷轻量化指标是一对矛盾的指标，即提高分辨率则成像系统焦距、质量等一系列载荷轻量化指标就会增大，因此急需提供一种解决方案，在原有载荷量级基础上提升图像分辨率。目前，在现有技术中，常采用超分辨重构技术手段，实现在原有载荷量级基础上提升图像分辨率；其中，超分辨重构过程主要利用具有一定空间亚像素位移的序列图像通过重构算法达到提升分辨率的目的，但是在时间延迟积分电荷耦合器件推扫成像中，无法产生用于超分辨重构的具有不同亚像素位移的序列图像，进而无法采用超分辨重构技术手段，来实现在原有载荷量级基础上提升图像分辨率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种获取亚像素位移序列图像的方法及系统，能够实现在时间延迟积分电荷耦合器件推扫成像中，产生用于超分辨重构的具有不同亚像素位移的序列图像，进而利用具有不同亚像素位移的序列图像通过超分辨重构算法达到提升分辨率的目的。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种获取亚像素位移序列图像的方法，包括：确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度和积分级数M；根据所述积分级数M和所述面阵CMOS传感器倾斜角度，确定面阵CMOS传感器沿轨方向的开窗尺寸s；根据所述开窗尺寸s，获取目标区域的亚像素位移序列图像；所述亚像素位移序列图像具有不同的亚像素位移；根据所述亚像素位移序列图像，获取亚像素位移序列图像的横向位移x和纵向位移y；计算所述横向位移x与横向位移理论值x0的差异值Δsx；计算所述纵向位移y与纵向位移理论值y0的差异值Δsy；判断所述差异值Δsx、Δsy是否均小于设定的误差门限阈值；若是，则确定获取的所述亚像素位移序列图像可用于超分辨重构；若否，则重新确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度。可选的，所述确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度和积分级数M，具体包括：根据实际超分辨需求，确定需要生成的具有亚像素位移序列图像的图像数量k和倾斜模态成像过程中所需的积分级数M；根据所述图像数量k，确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度。可选的，所述获取目标区域的亚像素位移序列图像，具体包括：根据所述开窗尺寸s，对目标区域进行数字域斜模态时间延迟积分成像，获取目标区域的亚像素位移序列图像；所述亚像素位移序列图像为其中，式(1)中A(i,j)代表目标观测区域像素测量值，int()表示上取整，P代表传感器输出像素值，P中的i，j，t依次为面阵CMOS传感器窗口的行、列、成像时刻；数字域斜模态时间延迟积分过程中，将k组图像数量生成总曝光时间视为一个周期，成像公式中的时间项表示以周期为单位的成像时刻。可选的，所述计算所述横向位移x与横向位移理论值x0中的差异值Δsx，具体包括：获取面阵CMOS传感器的像元尺寸a；根据倾斜角度，获取倾斜模式下的采样步长ds；根据所述像元尺寸a、所述采样步长ds与所述横向位移理论值x0的关系，计算横向位移理论值x0；其中，所述横向位移理论值x0为：x0ads2/d2a/(11/tan2)(2)，其中，d为正常时间延迟积分电荷耦合器件推扫成像下采样步长，且通常正常的采样步长d和传感器的像元尺寸a相同；计算所述横向位移x与横向位移理论值x0的差异值Δsx。可选的，所述计算所述纵向位移y与纵向位移理论值y0中的的差异值Δsy，具体包括：根据所述像元尺寸a、所述采样步长ds与所述纵向位移理论值y0的关系，计算纵向位移理论值y0；其中，所述纵向位移理论值y0为：y0ads2/d2tanatan/(1tan2)(3)；其中，d为正常时间延迟积分电荷耦合器件推扫成像下采样步长，且通常正常的采样步长d和传感器的像元尺寸a相同；计算所述纵向位移y与纵向位移理论值y0的差异值Δsy。本专利技术还提供了一种获取亚像素位移序列图像的系统，其特征在于，所述系统包括：面阵CMOS传感器倾斜角度和积分级数M确定模块，用于确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度和积分级数M；开窗尺寸s确定模块，用于根据所述积分级数M和所述面阵CMOS传感器倾斜角度，确定面阵CMOS传感器沿轨方向的开窗尺寸s；亚像素位移序列图像获取模块，用于根据所述开窗尺寸s，获取目标区域的亚像素位移序列图像；所述亚像素位移序列图像具有不同的亚像素位移；横向位移x和纵向位移y获取模块，根据所述目标区域的亚像素位移序列图像，获取亚像素位移序列图像的横向位移x和纵向位移y；差异值Δsx计算模块，用于计算所述横向位移x与横向位移理论值x0的差异值Δsx；差异值Δsy计算模块，用于计算所述纵向位移y与纵向位移理论值y0的差异值Δsy；判断模块，用于判断所述差异值Δsx、Δsy是否均小于设定的误差门限阈值；第一结果输出模块，用于确定获取的所述亚像素位移序列图像可用于超分辨重构；第二结果输出模块，用于重新确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度。可选的，所述面阵CMOS传感器倾斜角度和积分级数M确定模块，具体包括：图像数量k和积分级数M确定单元，用于根据实际超分辨需求，确定需要生成的具有亚像素位移序列图像的图像数量k和倾斜模态成像过程中所需的积分级数M；面阵CMOS传感器倾斜角度确定单元，用于根据所述图像数量k，确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度。可选的，所述亚像素位移序列图像获取模块，具体包括：亚像素位移序列图像获取单元，用于根据所述开窗尺寸s，对目标区域进行数字域斜模态时间延迟积分成像，获取目标区域的亚像素序列图像；所述亚像素位移序列图像为其中，式(1)中A(i,j)代表目标观测区域像素测量值，int()表示上取整，P代表传感器输出像素值，P中的i，j，t依次为面阵CMOS传感器窗口的行、列、成像时刻；数字域斜模态时间延迟积分过程中，将k组图像数量生成总曝光时间视为一个周期，成像公式中的时间项表示以周期为单位的成像时刻。可选的，所述差异值Δsx计算模块，具体包括：像元尺寸a获取单元，用于获取面阵CMOS传感器的像元尺寸a；采样步长ds获取单元，用于根据倾斜角度，获取倾斜模式下的采样步长ds；横向位移理论值x0计算单元，用于根据所述像元尺寸a、所述采样步长ds与所述横向位移理论值x0的关系，计算横向位移理论值x0；其中，所述横向位移理论值x0为：x0ads2/d2a/(11/tan2)(2)，其中，d为正常时间延迟积分电荷耦合器件推扫成像下采样步长，且通常正常的采样步长d和传感器的像元尺寸a相同；差异值Δsx计算单元，用于计算所述横向位移x与横向位移理论值x0的差异值Δsx。可选的，所述差异值Δsy计算模块，具体包括：纵向位移理论值y0计算单元，用于根据所述像元尺寸a、所述采样步长ds与所述纵向位移理论值y0的关系，计算纵向位移理论值y0；其中，所述纵向位移理论值y0为：y0ads2/d2tanatan/(1tan2)(3)；其中，d为正常时间延迟积分电荷耦合器件推扫成像下采样步长，且通常正常的采样步长d和传感器的像元尺寸a相同；差异值Δsy计算单元，用于计算所述纵向位移y与纵向位移理论值y0的差异值Δsy本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种获取亚像素位移序列图像的方法，其特征在于，所述方法包括：确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度和积分级数M；根据所述积分级数M和所述面阵CMOS传感器倾斜角度，确定面阵CMOS传感器沿轨方向的开窗尺寸s；根据所述开窗尺寸s，获取目标区域的亚像素位移序列图像；所述亚像素位移序列图像具有不同的亚像素位移；根据所述亚像素位移序列图像，获取亚像素位移序列图像的横向位移x和纵向位移y；计算所述横向位移x与横向位移理论值x

【技术特征摘要】
1.一种获取亚像素位移序列图像的方法，其特征在于，所述方法包括：确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度和积分级数M；根据所述积分级数M和所述面阵CMOS传感器倾斜角度，确定面阵CMOS传感器沿轨方向的开窗尺寸s；根据所述开窗尺寸s，获取目标区域的亚像素位移序列图像；所述亚像素位移序列图像具有不同的亚像素位移；根据所述亚像素位移序列图像，获取亚像素位移序列图像的横向位移x和纵向位移y；计算所述横向位移x与横向位移理论值x0的差异值Δsx；计算所述纵向位移y与纵向位移理论值y0的差异值Δsy；判断所述差异值Δsx、Δsy是否均小于设定的误差门限阈值；若是，则确定获取的所述亚像素位移序列图像可用于超分辨重构；若否，则重新确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度和积分级数M，具体包括：根据实际超分辨需求，确定需要生成的具有亚像素位移序列图像的图像数量k和倾斜模态成像过程中所需的积分级数M；根据所述图像数量k，确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取目标区域的亚像素位移序列图像，具体包括：根据所述开窗尺寸s，对目标区域进行数字域斜模态时间延迟积分成像，获取目标区域的亚像素位移序列图像；所述亚像素位移序列图像为其中，式(1)中A(i,j)代表目标观测区域像素测量值，int()表示上取整，P代表传感器输出像素值，P中的i，j，t依次为面阵CMOS传感器窗口的行、列、成像时刻；数字域斜模态时间延迟积分过程中，将k组图像数量生成总曝光时间视为一个周期，成像公式中的时间项表示以周期为单位的成像时刻。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述横向位移x与横向位移理论值x0中的差异值Δsx，具体包括：获取面阵CMOS传感器的像元尺寸a；根据倾斜角度，获取倾斜模式下的采样步长ds；根据所述像元尺寸a、所述采样步长ds与所述横向位移理论值x0的关系，计算横向位移理论值x0；其中，所述横向位移理论值x0为：x0ads2/d2a/(11/tan2)(2)，其中，d为正常时间延迟积分电荷耦合器件推扫成像下采样步长，且通常正常的采样步长d和传感器的像元尺寸a相同；计算所述横向位移x与横向位移理论值x0的差异值Δsx。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算所述纵向位移y与纵向位移理论值y0中的的差异值Δsy，具体包括：根据所述像元尺寸a、所述采样步长ds与所述纵向位移理论值y0的关系，计算纵向位移理论值y0；其中，所述纵向位移理论值y0为：y0ads2/d2tanatan/(1tan2)(3)；其中，d为正常时间延迟积分电荷耦合器件推扫成像下采样步长，且通常正常的采样步长d和传感器的像元尺寸a相同；计算所述纵向位移y与纵向位移理论值y0的差异值Δsy。6.一种获取亚像素位移序列图像的系统，其特征在于，所述系统包括：面阵CMOS传感器倾斜角度和积分级数M确定模块，用于确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度和积分级数M；开窗尺寸s确定模块，用于根据所述积分级数M和所述面阵CMOS传...

【专利技术属性】
技术研发人员：金光，宋明珠，曲宏松，张贵祥，陶淑苹，
申请(专利权)人：首都师范大学，中图高科北京信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11