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  • 中科院光電所提出使用擴展景物高光譜圖像探測共相誤差的方法

    作者:中科院自適應光學重點實驗室 來源:投稿 時間:2022-11-12 12:03 閱讀:165 [投稿]
    中國科學院光電技術研究所在光學多孔徑拼接成像系統的共相誤差探測方面取得新進展,提出了使用高光譜圖像利用擴展景物為觀測目標實現共相誤差探測的方法。

    近日,中國科學院光電技術研究所在光學多孔徑拼接成像系統的共相誤差探測方面取得新進展,提出了使用高光譜圖像利用擴展景物為觀測目標實現共相誤差探測的方法。在該方法中,高光譜圖圖像不再是用來獲得被觀測對象信息的手段,而是用來定量測量光學觀測系統自身波前像差(共相誤差)的手段。該方法相關論證和實驗以Diagnosing piston error from hyperspectral image with extended scene為題,發表在Optics and lasers in engineering期刊上。 


    使用擴展景物實現共相誤差探測的示意

    中科院自適應光學重點實驗室的李楊等發現,高光譜圖像中不同波段圖像的像質在同一共相誤差下會有周期性的變化,其變化周期和共相誤差大小成負相關,同時波段圖像的特征會和共相誤差的正負相關,這一現象在文章中通過理論和實驗得到驗證。由此,作者提出了利用這一現象來定量測量共相誤差的方法。 


    現象機理是由于不同波段圖像對應波長下的點擴展函數受共相誤差調制導致不同波段圖像像質產生相應周期調制 


    在同一共相誤差下,不同波段圖像的像質具周期性的變化(以PSNR和SSIM指標評價為例)。

    另外,作者提出利用此現象實現通過擴展景物的高光譜圖像測量光學多孔徑拼接成像系統自身的共相誤差探測方法。在實驗驗證中,通過一個兩口徑系統采集分辨率鑒別板的高光譜圖像。 


    實驗裝置中,通過一個施加有共相誤差的雙孔徑獲取分辨率鑒別板高光譜圖像

    高光譜圖像中有80個波段圖像,光譜覆蓋約608nm到652nm范圍,單像素上波段帶寬為0.554nm。在施加不同共相誤差下,可觀察到所采集得到的高光譜圖像中波段圖像的像質變化周期也不同。 


    施加共相誤差為-69.360μm時的高光譜圖像中的波段圖像序列 


    施加共相誤差為-139.223μm時的高光譜圖像中的波段圖像序列

    在文中提出了一種基礎的估計方法,通過高光譜圖像生成一幅評估圖像,在評估圖像中的頻域中提取出高光譜圖像的變化頻率,從而定量估計出共相誤差。 


    從高光譜圖像估計共相誤差的方法流程

    實驗表明其測量范圍可以達到數百倍的波長,精度達到數個波長?奢^好兼容當前擴展景物下的共相誤差探測方法的測量范圍,彌補當前方法測量范圍不足的問題,實現擴展景物下的大范圍共相誤差探測的目的。

    論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2022.107375

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