一种基于相位编码的超分辨成像系统及超分辨方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于相位编码的超分辨成像系统及超分辨方法，用于提升可见光成像系统的成像分辨率以及成像信噪比。该系统由成像主镜头1、4f中继镜头一2、相位掩膜板3、4f中继镜头二4、相机5、电动旋转台6组成，通过优化设计相位掩膜板的相位函数使得系统传递函数在某一频率分量上具备各向异性，通过电动旋转台6控制相位掩膜板3旋转调控并通过相机5采集一系列的编码低分辨率图像，结合空域和频域的联合约束迭代，将采集到的图像进行重建直至算法收敛，以获取突破奈奎斯特采样的重建图像。该方法相比基于强度掩膜编码，能在不损失光通量的情况下实现点扩散函数的各向异性的调控，实现超2.5倍的成像分辨率提升。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于计算光学成像技术，具体为一种基于相位编码的超分辨成像系统及超分辨方法。

技术介绍

1、超分辨成像是通过采集单帧或多帧低分辨率图像对目标场景进行细节恢复，从而提升探测器的细节分辨能力的成像技术。然而，限制探测器的分辨率的本质是像元尺寸过大导致奈奎斯特采样不足，图像的高频信息混叠到低频中从而出现图像马赛克的现象。其中一个提升图像分辨率的方式是缩小像元物理尺寸，虽然缩小像元能带来分辨率的提升，但同时由于单位面积进光量的减少导致信噪比急剧下降，且从硬件水平上提升像素分辨率的方式已经到达物理极限，难以再继续突破。目前可以在成像系统的孔径平面加入特定的图案进而改变光瞳形状实现点扩散函数的变化，并采集多帧编码图案经过算法重建后也能实现分辨率的提升，但目前所采用的编码掩膜基于强度掩膜，其牺牲一定的光通量以换取点扩散函数的各向异性调控。因此，如何在不损失光通量的同时实现成像系统的编码调控，成为孔径编码超分辨成像系统亟需解决的问题。

2、波前编码技术是通过在光学成像系统的孔径平面中加入一块特殊设计的相位掩膜板对波前进行调制，成像系统的光学传递函数或点本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于相位编码的超分辨成像系统，其特征在于，包括成像主镜头1、4f中继镜头2、相位掩膜板3、4f中继镜头4、相机5、电动旋转台6，将成像主镜头1的孔径平面中继成像到相位掩膜板3，相位掩膜板3处于4f中继透镜一2的后焦面上，通过电动旋转台6旋转相位掩膜板3以实现对成像主镜头1的孔径平面的调制并减少成像系统的像差，中继透镜一2设置在成像主镜头1与相位掩膜板3之间，4f中继透镜二4设置在相位掩膜板3与相机5之间，相机5位于4f中继透镜二4的后焦面上，成像主镜头1、相位掩膜板3、相机5分别固定安装在光学平台上，在调节成像主镜头的焦距时，相机5与相位掩膜板3相对于成像主镜头1的位置保持不变，...

【技术特征摘要】

1.一种基于相位编码的超分辨成像系统，其特征在于，包括成像主镜头1、4f中继镜头2、相位掩膜板3、4f中继镜头4、相机5、电动旋转台6，将成像主镜头1的孔径平面中继成像到相位掩膜板3，相位掩膜板3处于4f中继透镜一2的后焦面上，通过电动旋转台6旋转相位掩膜板3以实现对成像主镜头1的孔径平面的调制并减少成像系统的像差，中继透镜一2设置在成像主镜头1与相位掩膜板3之间，4f中继透镜二4设置在相位掩膜板3与相机5之间，相机5位于4f中继透镜二4的后焦面上，成像主镜头1、相位掩膜板3、相机5分别固定安装在光学平台上，在调节成像主镜头的焦距时，相机5与相位掩膜板3相对于成像主镜头1的位置保持不变，成像主镜头对物体成像的一级像面落在4f中继透镜一前焦面上。

2.一种基于相位编码的超分辨成像方法，其特征在于，具体步骤为：

3.根据权利要求2所述的基于相位编码的超分辨成像方法，其特征在于，基于相位编...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈钱，梁坤瑶，左超，王博文，周俊洁，管海涛，张许，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：