【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于结构光照明超分辨成像领域，具体涉及一种基于光学相控阵列相干合成照明的超分辨成像方法。
技术介绍
1、传统的光学成像系统分辨率受成像系统口径大小限制，为提高成像系统分辨率，需增大系统口径，但这也会带来系统造价及搭建难度的急剧上升，且成像视场也随着口径的增大而减小，此外，传统的被动式成像系统难以探测暗弱目标。因此，亟需寻求一种可实现对暗弱目标大视场及高分辨的成像技术。
2、结构光照明超分辨成像是近年来新兴的超分辨成像技术，通过采用非均匀照明光调制目标，由调制目标回波解算出目标高频信息，目前已广泛地应用于显微成像、摄影成像等领域。但该方法重建目标分辨率受照明光频率限制，分辨率最多提升2倍，无法实现更高分辨率成像需求。另外，现有技术的成像距离在1m左右，无法满足远距离成像需求。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的缺陷：本专利技术提出了一种基于光学相控阵列相干合成照明的超分辨成像方法，采用的具体技术方案如下：
2、一种基于光学相控阵列相干合成照明的超分辨成像方法：该方法利用的装置包括激光器、光学相控阵列、望远镜、光电探测器。该方法具体步骤如下：
3、1)利用光学相控阵列中两对正交对称的阵元照明目标，照明光与目标发生耦合，通过单口径望远镜接收耦合目标回波，获取单张低分辨率原始图像；
4、2)通过控制相控阵列，使照明光在目标上发生移动，每次移动记录相对应的移动距离及相对应的低分辨率原始图像。共移动8次，再次采集8张低分辨率原始图像；
5、3)更换另两对正交对称的阵元照明目标，重复步骤1)-2)，在所有相控阵列阵元对均完成照明后，结束低分辨率原始图像序列采集；
6、4)依据采集的原始图像序列，采用计算成像算法完成对目标的超分辨重建，得到超分辨目标图像。
7、优选地，步骤1)中所述单张低分辨率原始图像在频域的函数表达式如式(1)所示：
8、ymn(ω)＝autocorr(hsi(ω)·x(ω)) (1)
9、式(1)中，ymn(ω)表示采用第m对阵元照明，第n次移动时采集到的低分辨率原始图像的频谱，ω为空间频域向量。autocorr表示自相关操作，hsi(ω)为采用正交对称的阵元照明目标时的等效振幅传递函数，x(ω)为真实目标的频谱。其中hsi(ω)的具体表达式如式(2)所示：
10、hsi(ω)＝hr(ω-ω0)+hr(ω+ω0)+hr(ω-ω0′)+hr(ω+ω0′) (2)
11、式(2)中，hr为单孔径望远镜振幅传递函数，ω0为正交对称的阵元中的一对阵元所对应的频率，值的大小与基线长度有关，ω0′为与之垂直的另一对阵元所对应的频率，其与ω0大小相等，方向垂直，有ω0·ω0′＝0。
12、优选地，步骤2)中移动照明光后采集的所述相对应的低分辨率原始图像的频域表达式如式(3)所示：
13、
14、式(3)中，φk与φ′k，其中{k＝1,2,...,9}，分别为频率为ω0和ω′0所对应的阵元对在目标面上形成的照明光由移动所引起的相移，两者均为已知量，⊙表示互相关操作。用fi表示中括号中的值以简化表达式，简化后的表达式为：
15、
16、式中，fi为需求解的未知量。
17、优选地，步骤3)中所述的低分辨率原始图像序列的频域表达式如式(5)所示：
18、
19、式中，ωn为第n对正交对称的阵元中的一对阵元所对应的频率，共有n对正交对称的阵元。
20、优选地，步骤4)中所述的计算成像算法为：采用9帧原始图像的频域yn,k(ω)，构建9个方程组，求解9个未知量fi，依据求得的未知量重建第n对正交对称的阵元采集的超分辨目标频谱：
21、
22、对所有n对正交阵元均进行该计算得到最终的超分辨目标频谱：
23、
24、本专利技术于现有技术相比，其显著优点为：
25、基于光学相控阵列相干合成照明的超分辨成像方法，可通过相控阵单元实现对目标的照明调制，无需额外的照明光调制及位移机构；使用相控阵列照明目标，可以大幅提高对目标的成像分辨率及探测距离；采用的目标频率求解算法可以完成目标频率的快速重建，实现超分辨目标的快速识别探测。
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1.一种基于光学相控阵列相干合成照明的超分辨成像方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于光学相控阵列相干合成照明的超分辨成像方法，其特征在于：步骤1)中所述单张低分辨率原始图像在频域的函数表达式如下式(1)所示：
3.根据权利要求1所述的一种基于光学相控阵列相干合成照明的超分辨成像方法，其特征在于：步骤2)中移动照明光后采集的所述相对应的低分辨率原始图像的频域表达式如式(3)所示：
4.根据权利要求1所述的一种基于光学相控阵列相干合成照明的超分辨成像方法，其特征在于：步骤3)中所述的低分辨率原始图像序列的频域表达式如式(5)所示：
5.根据权利要求1所述的一种基于光学相控阵列相干合成照明的超分辨成像方法，其特征在于：步骤4)中所述的计算成像算法为：采用9帧原始图像的频域Yn,k(ω)，构建9个方程组，求解9个未知量Fi，依据求得的未知量重建第n对正交对称的阵元采集的超分辨目标频谱：
【技术特征摘要】
1.一种基于光学相控阵列相干合成照明的超分辨成像方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于光学相控阵列相干合成照明的超分辨成像方法，其特征在于：步骤1)中所述单张低分辨率原始图像在频域的函数表达式如下式(1)所示：
3.根据权利要求1所述的一种基于光学相控阵列相干合成照明的超分辨成像方法，其特征在于：步骤2)中移动照明光后采集的所述相对应的低分辨率原始图像的频域表达式如式(3)所示：...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏伟龙，谢宗良，马浩统，罗一涵，任戈，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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