光电所在光学多孔径成像研究上取得新进展

  • 光电所 (中国科学院光电技术研究所)
  • 创建于 2016-03-28
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    中国科学院大学博士生导师、中科院光电技术研究所光束控制重点实验室任戈课题组在光学多孔径成像技术研究上取得新进展:提出并实现了基于子孔径调制相位差法的光学多孔径成像技术,该技术在高分辨率成像领域具有很大的应用价值,相关研究成果发表于Optics Express。 

  光学望远镜的性能主要体现在两个方面,一方面是望远镜收集能量的能力,即望远镜的集光能力;另一方面是望远镜分辨目标细节的能力,即望远镜的分辨力。理论上讲,望远镜口径越大,集光能力愈强、分辨力愈高。然而受到制造工艺、检测技术、装配工艺、制作成本、载荷体积重量等的影响,大型单口径望远镜的制作和应用受到了很大的限制。光学多孔径成像是突破这一限制提高成像能力的重要技术手段。光学多孔径成像将多个单孔径系统按照一定的方式排布,通过共相干涉实现等效大孔径光学系统的分辨力。光学多孔径成像技术的关键难点在于各个单孔径系统间共相误差及其它像差的检测与校正和目标图像的高清晰复原等。 

  本研究提出相关理论模型的基础上建立实验装置,实现了基于子孔径调制相位差法的光学多孔径成像技术,通过对多孔径合成成像系统的单个或多个子孔径进行空间调制,获取有差异的多帧图像。结合施加的调制信息,基于随机并行优化算法对图像进行处理,获取目标的高清晰图像。与传统方法相比,该方法具有同时恢复像差和目标的高清晰图像、结构简单紧凑、受硬件误差影响小、像差恢复精度和图像复原清晰度高等特点。 

  该研究得到了国家自然科学基金委、科技部、中科院等项目的支持。 

图1 四孔径合成成像系统像差和目标图像复原结果,(a)加载像差,(b)恢复像差,(c)恢复残差,(d)模糊图像,(e)复原的高清晰图像图1 四孔径合成成像系统像差和目标图像复原结果,(a)加载像差,(b)恢复像差,(c)恢复残差,(d)模糊图像,(e)复原的高清晰图像