亚像元的犆犆犇几何超分辨方法

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1、第１６卷第１２期光学精密工程Ｖｏｌ．１６Ｎｏ．１２２００８年１２月ＯｐｔｉｃｓａｎｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｃ．２００８《航空相机技术》专题文章导读丁亚林中国科学院长春光学精密机械与物理研究所航空遥感是获取地面信息的重要技术手段，航空相机作为航空遥感器的主要载荷形式之一，被世界各国广泛用于资源普查、地形测绘、军事侦察等许多领域。航空相机按成像介质可分为胶片型和ＣＣＤ传输型两类；按成像方式又可分为推扫式、画幅式和全景式（摆扫式）相机。世界发达国家（如美国、英国等）从２０世纪初开始研制以胶片为信息载体的航空相机。早期的相机焦距较短、载片量小、画幅窄、地面分辨力低

2、；随着科学技术的发展和对航空相机需求的牵引，２０世纪７０年代，长焦距、大载片量、宽画幅、地面分辨力高的航空相机相继面世。至２０世纪８０年代，国际先进国家的胶片型相机已经发展至相当高的水平。而ＣＣＤ探测器技术的日益成熟，推动了传输型相机的发展，２０世纪８０年代，发达国家开始研发ＣＣＤ实时传输型相机，至今已发展至很高的水平，且有迅速发展的势头。胶片型相机照相分辨率高，实时性差；ＣＣＤ传输型相机照相分辨率较胶片型低，但实时性强。因此，目前处于两种介质形式相机共存的态势。影响相机成像质量因素较多，主要有：设计、制造误差；装调、检测误差；载机运动（前向移动、姿态改变、照相距离改变、冲击振

3、动等）引起的误差；相机所处的环境条件（温度、压力）引起的误差；相机成像过程中运动（扫描、调焦、补偿运动等）引起的误差，故保证相机的成像质量需采用多种措施。本专栏的５篇文章属于航空相机技术的内容，从不同的角度给出保证相机成像质量所采取的技术与方法，包括亚像元的ＣＣＤ几何超分辨方法，航空相机减振结构，航空相机自动检焦方法，全景式航空相机的扫描角研究和全景航空相机前向像移补偿的数字实现方法等。《亚像元的ＣＣＤ几何超分辨方法》一文提出了亚像元的ＣＣＤ几何超分辨方法：两片线阵ＣＣＤ集成在同一器件中，在线阵方向上错开半个像元，同时读出时间减半，通过交织重组图像数据来合成高分辨率图像。对双线

4、性插值方法及亚像元成像方法进行了仿真，并定性定量地分析两种方法的效果。结果表明，两组仿真图像中的ＰＳＮＲ比双线性插值图像分别高出１．４８６４ｄＢ和２．２０７０ｄＢ。该方法可以显著地减轻欠采样引起的图像模糊，且实时性优于双线性插值方法。《新型航空光学遥感器减振结构》一文，设计了一套吊装式减振系统，对该系统进行了仿真分析与试验验证。实验结果表明，该减振结构适合在较小的安装空间下使用，可适应工作环境中宽频带、大幅值的随机振动要求，能够满足光学遥感器安装与隔振的要求，在１０～２０００Ｈｚ频带范围内减振系统的传递率为０．３。《航空相机的自准直自动检焦方法研究》一文，针对航空相机在空中工作

5、时，因温度、大气压力、照相距离变化引起光学系统的离焦现象，设计了一种利用自准直原理实现自动检焦的结构，分析了光栅常数与反射镜摆扫速率、接收元件响应时间的关系，研究了光栅的刻线方向在焦平面上的摆放位置和不同光源参数对检焦精度的影响。试验结果表明，自动检焦焦平面位置与实验室光学标定的焦平面位置偏差＜１／３半焦深，满足成像要求，并在动态飞行试验中获得了良好的图像。《全景式航空相机的扫描角研究》一文，提出了一种根据扫描角、扫描起始角和目标倾斜角之间关系推导扫描角的计算方法，给出了目标倾斜角与扫描起始角和扫描角之间的关系图。使用结果表明，这种方法确定的扫描角起始角和扫描角能使所成图像满足

6、重叠率的要求，给定目标大多处于条带覆盖区域的中间，覆盖区域宽。该算法计算简单，适合在实际的工程设计中采用。《ＴＤＩＣＣＤ全景航空相机前向像移补偿的数字实现方法研究》一文，提出了一种基于定点数字信号处理器的控制系统，以实时实现前向像移的补偿算法。文章讨论了数字伺服控制系统中的补偿精度、算法选择、相位计算、时间约束等问题，给出了一种适合于工程实际的硬件结构与软件流程。实验结果表明，速度环的稳速误差为０．８５％，带来的像移为０．４２５μｍ，位置环的归位时间为０．８ｓ，满足相机成像要求。文章编号１００４９２４Ｘ（２００８）１２２４４７０７亚像元的犆犆犇几何超分辨方法徐正平１，２

7、，翟林培１，葛文奇１，赵秀影１，３，刘妍妍１，２，耿文豹１，２（１．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春１３００３３；２．中国科学院研究生院，北京１０００３９；３．空军航空大学，吉林长春１３００２２）摘要：为了在现有ＣＣＤ像元尺寸的基础上提高ＣＣＤ像元分辨力，对ＣＣＤ几何超分辨问题进行了研究。从研究现状入收稿日期：２００８０６０６；修订日期：２００８０８１５．基金项目：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所创新工程资助项目（Ｎｏ．ＺＪ９９１３０Ｂ）２４４８光学精密工程第１