面阵电荷耦合器件超分辨率成象技术中的快速算法制造技术

一种面阵电荷耦合器件超分辨率成象技术中的快速算法，其特征在于它包括下述步骤：　　　　１）建立像素级双线性插值图象降质模型：　　　　设ｐ帧观察图象分辨率为ｍ×ｎ，分辨率提高因子为Ｌ，建立包含空间移不变邻域模糊、加性噪声、欠采样等因素的像素级双线性插值图象降质模型，观察图象中的每一个像素值为该像素在高分辨率图象中对应点的一个领域内的像素值的加权平均，根据图象间的配准关系，得到观察图象中任一像素Ｃ，其坐标为（ｋ↓［１］，ｌ↓［１］′），经配准后在理想图象Ｘ中对应点Ｃ′，其坐标为（ｋ↓［２］′，ｌ↓［２］′），其中ｋ↓［２］′＝ｋ↓［２］＋δ↓［ｋ］，ｌ↓［２］′＝ｌ↓［２］＋δ↓［ｌ］，０≤δ↓［ｋ］，δ↓［ｌ］＜１，ｋ↓［２］，ｌ↓［２］为整数，再由双线性插值公式　　　　　Ｙ↓［ｋ↓［１］，ｌ↓［１］］＝（１－δ↓［ｋ］－δ↓［ｌ］＋δ↓［ｋ］δ↓［ｌ］）Ｘ↓［ｋ↓［２］，ｌ↓［２］］′＋（δ↓［ｋ］－δ↓［ｋ］δ↓［ｌ］）Ｘ↓［ｋ↓［２］＋１，ｌ↓［２］］′＋（δ↓［ｌ］－δ↓［ｋ］δ↓［ｌ］）Ｘ↓［ｋ↓［２］，ｌ↓［２］＋１］′＋（δ↓［ｋ］δ↓［ｌ］）Ｘ↓［ｋ↓［２］＋１，ｌ↓［２］＋１］′　　　　其中　　　　Ｘ↓［ｋ，ｌ］′＝＊＊ｈ↓［ｉ，ｊ］Ｘ↓［ｋ＋１，１＋ｊ］　　ｋ＝ｋ↓［２］，ｋ↓［２］＋１；ｌ＝ｌ↓［２］，ｌ↓［２］＋１　　　　合并上两式得　　　　　Ｙ↓［ｋ↓［１］，ｌ↓［１］］＝＊＊ｈ↓［ｉ，ｊ］′Ｘ↓［ｋ↓［２］＋ｉ，ｌ↓［２］＋ｊ］＝ｈ″·×Ｘ↓［Ω↓［ｋ↓［２］，ｌ↓［２］］］　　　　其中ｈ↓［ｉ，ｊ］′在ｈ确定的情况下仅与δ↓［ｋ］，δ↓［ｌ］有关；ｈ″和Ｘ↓［Ω↓［ｋ↓［２］，ｌ↓［２］］］为４×４矩阵，Ω↓［ｋ↓［２］，ｌ↓［２］］为式中Ｘ的计算窗口，“．×”符号表示两个同型矩阵对应元素之积的和；　　　　２）　　对线性方程组：　　　　Ａｘ＝ｂ　　　　其中Ａ＝（ａ↓［１］，ａ↓［２］，Λ，ａ↓［ｍ］）↑［Ｔ］∈Ｋ↑［ｍｎ］；ａ↓［１］，ａ↓［２］，Λ，ａ↓［ｍ］∈Ｋ↑［ｎ］，ｂ＝（ｂ↓［１］，ｂ↓［２］，Λ，ｂ↓［ｍ］）↑［Ｔ］∈Ｋ↑［ｍ］；ｘ＝（ｘ↓［１］，ｘ↓［２］，Λ，ｘ↓［ｎ］）↑［Ｔ］∈Ｋ↑［ｎ］，Ｋ为数域，包含实数域Ｒ和复数域Ｃ　　　　采用迭代式：　　　　ｘ↓［ｊ］↑［ｋ＋１］＝＊＊＊　　ｊ＝１∶ｎ；０＜λ↓［ｋ］＜２　　　　其中ｑ↓［ｊ］为Ａ中第ｊ列不为０的元素的个数；１＜ｓ↓［ｉ］＜ｍ，为Ａ的第ｊ列中第ｉ个不为０的元素所在行的行数；　　　　３）　　将亚像素位移量δ↓［ｋ］和δ↓［ｌ］量化到小数点后一位或两位，则δ↓［ｋ］和δ↓［ｌ］的取值分别有１０种或１００种取值，组合起来有１００种或１００００种取值，对每一种取值计算方程组的系数，得到一张系数表，将其提前计算好存储起来，迭代求方程组时计算出量化后的δ↓［ｋ］和δ↓［ｌ］，然后通过查表得到方程组系数；　　　　４）建立与Ｘ维数相同的权值矩阵Ｗ和修正矩阵ΔＸ，其中Ｗ中每个元素为对应修正矩阵ΔＸ中像素点在每次迭代中已被修改的次数，设ｇ为迭代次数，算法步骤为：　　　　（１）　　初始值任意，设为０：ｇ＝０，Ｘ↑［ｇ］＝０；　　　　（２）　　权值矩阵和修正矩阵置０矩阵：Ｗ＝Φ，ΔＸ＝Φ；　　　　（３）　　对观察图象的每个像素计算在理想高分辨率图象中的对应点坐标，从而得到ｋ↓［２］、δ↓［ｋ］、ｌ↓［２］、δ↓［１］，再算出ｈ″、Ω↓［ｋ↓［２］，ｌ↓［２］］，并且　　　　＊＊＊　　Ｗ↓［ｉ，ｊ］＝Ｗ↓［ｉ，ｊ］＋１　　ｉ，ｊ∈Ω↓［ｋ↓［２］，ｌ↓［２］］　　　　（４）Ｘ↑［ｇ＋１］＝Ｘ↑［ｇ］＋λ↓［ｇ］ΔＸ，ｇ＝ｇ＋１　　　　上述算法在并行处理环境中把观察图象的像素分为Ｐ组，Ｐ为并行计算的路数，对每一组都需定义权值矩阵和修正矩阵，然后对各组分别处理，得到相应的Ｗ↑［ｉ］和ΔＸ′（ｉ＝１∶Ｐ）　　　　Ｘ↓［ｋ，ｌ］↑［ｇ＋１］＝Ｘ↓［ｋ，ｌ］↑［ｇ］＋λ↓［ｇ］＊［（Ｗ↓［ｋ，ｌ］↑［ｉ］／＊Ｗ↓［ｋ，ｌ］↑［ｊ］）ΔＸ↓［ｋ，ｌ］↑［ｉ］）　　ｋ＝１∶Ｌｍ；ｌ＝１∶Ｌｎ。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图象成象
，具体涉及利用对同一目标的有相互位移的多帧图象进行处理得到一帧分辨率更高图象的面阵电荷耦合器件超分辨率成象技术的算法。
技术介绍
面阵电荷耦合器件(简称CCD)超分辨率成象技术研究具有重要的意义，由于工艺限制，目前以电荷耦合器件为接收器的成象系统分辨率与许多实际需求总有一定的差距，超分辨率成象系统可利用已有电荷耦合器件获取高于自身分辨率的图象，可达到获取高分辨率图象的目的。特别是对红外成象系统，由于灵敏度问题，红外电荷耦合器件的像素一般较少，获取的图象分辨率较低，而在夜视军事侦察等领域，提高成象系统分辨率是非常必要的。由于高分辨率电荷耦合器件尤其是红外高像素电荷耦合器件常用于航天、国防等领域，国外对我国进行出口限制，因此研究利用现有电荷耦合器件获取更高分辨率图象的面阵电荷耦合器件超分辨率成象技术意义重大。目前，提高电荷耦合器件成象分辨率的方法主要有以下四类1.改进电荷耦合器件制作工艺，增加电荷耦合器件像素数。随着技术水平的提高，电荷耦合器件器件的像素数逐年增加，但总是与人们的最高需求有差距；2.多块电荷耦合器件几何拼接方法。可有效增加系统分辨率，但拼接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面阵电荷耦合器件超分辨率成象技术中的快速算法，其特征在于它包括下述步骤1)建立像素级双线性插值图象降质模型设p帧观察图象分辨率为m×n，分辨率提高因子为L，建立包含空间移不变邻域模糊、加性噪声、欠采样等因素的像素级双线性插值图象降质模型，观察图象中的每一个像素值为该像素在高分辨率图象中对应点的一个领域内的像素值的加权平均，根据图象间的配准关系，得到观察图象中任一像素C，其坐标为(k1，l′1)，经配准后在理想图象X中对应点C′，其坐标为(k′2，l′2)，其中k′2＝k2+δk，l′2＝l2+δl，0≤δk，δl＜1，k2，l2为整数，再由双线性插值公式Yk1,l1=(1-δk-δl+δkδl)Xk2,l2′+(δk-δkδl)Xk2+1,l2′]]>+(δl-δkδl)Xk2,l2+1′+(δkδl)Xk2+1,l2+1′]]>其中Xk,l′=Σi=-1lΣj=-1lhi,jXk+i,l+j]]>k＝k2，k2+1；l＝l2，l2+1合并上两式得Yk1,l1=Σi=-12Σj=-12hi,j′Xk2+i,l2+j=h′′·×XΩk2,l2]]>其中h′i，j在h确定的情况下仅与δk，δl有关；h″和 为4×4矩阵，Ωk2，l2为式中X的计算窗口，“·×”符号表示两个同型矩阵对应元素之积的和；2)对线性方程组Ax＝b其中A＝(a1，a2，Λ，am)T∈Kmn；a1，a2，Λ，am∈Kn；b＝(b1，b2，Λ，bm)T∈Km；x＝(x1，x2，Λ，xn)T∈Kn，K为数域，包含实数域R和复数域C采用迭代式xjk+1=x...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕海宝，罗武胜，曹聚亮，周卫红，楚兴春，李冠章，谭晓波，谌廷政，徐涛，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：