多尺度多孔徑光學(xué)成像系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于可見光光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域，涉及一種多尺度多孔徑光學(xué)成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]圖像配準(zhǔn)是指對于一幅或是多幅圖像尋求某種空間上的變換，使它能夠和另一幅圖像上的對應(yīng)點達(dá)到空間上的一致。
[0003]圖像配準(zhǔn)的實質(zhì)問題就是找出一種圖像變換模型來糾正圖像的形變。由于傳感器和成像條件等多種因素影響，造成了圖像配準(zhǔn)技術(shù)的多樣性。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，圖像配準(zhǔn)技術(shù)也取得了長足的發(fā)展，配準(zhǔn)方法也是多種多樣，但是還沒有一種配準(zhǔn)技術(shù)是廣泛適用的，對于不同類型的待配準(zhǔn)圖像，常常需要根據(jù)特殊情況，采用不同的配準(zhǔn)方法。圖像配準(zhǔn)最終的目標(biāo)就是尋找一種最優(yōu)的空間變換，使得兩幅或是多幅圖像達(dá)到空間上的一致。
[0004]圖像配準(zhǔn)技術(shù)是圖像處理技術(shù)中最重要，也是最基本的任務(wù)，已經(jīng)在眾多領(lǐng)域得到了廣泛的運用。通過圖像配準(zhǔn)，可以將不同拍攝條件或是使用不同傳感器產(chǎn)生的相同的場景進(jìn)行對齊，更好的集成不同傳感器的信息，充分利用多種模態(tài)圖像的優(yōu)勢，并對不同成像條件下的圖片進(jìn)行重構(gòu)，以便獲取高分辨率圖像。
[0005]大口徑、大視場光學(xué)系統(tǒng)中，初級像差和高級像差得到適當(dāng)?shù)钠胶?，才能得到良好的成像質(zhì)量。滿足要求的校正結(jié)構(gòu)型式主要有雙高斯(型托普崗及魯沙爾)和反遠(yuǎn)距型等。
[0006]型托普崗及魯沙爾這兩種結(jié)構(gòu)型式均關(guān)于孔徑光闌對稱，能較好地校正軸外像差，但是像方視場角大，像面照度均勻性差，后工作距短。
[0007]反遠(yuǎn)距型由兩個鏡組組成，即靠近物方的前組(負(fù)透鏡組)和后組(正透鏡組)，兩組間隔一定的距離。其孔徑光闌設(shè)于后組，前組承擔(dān)較大的視場，后組承擔(dān)較大的相對孔徑。反遠(yuǎn)距結(jié)構(gòu)型式具有短焦距、大視場和長工作距離的特點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是為了研究多尺度多孔徑光學(xué)成像技術(shù)理論提供設(shè)備可行性支持，進(jìn)而提供一種結(jié)構(gòu)相對簡單的多尺度多孔徑光學(xué)成像系統(tǒng)，應(yīng)用本系統(tǒng)收集目標(biāo)物體信息能夠獲得分立的多幅目標(biāo)圖像，中心圖像分辨率高于副圖像分辨率，各圖像在視場上有一定像素數(shù)的重合，能夠為后續(xù)數(shù)據(jù)處理提供良好的支持。
[0009]本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0010]—種多尺度多孔徑光學(xué)成像系統(tǒng)，由一個中心光學(xué)成像系統(tǒng)和四個擁有完全相同光學(xué)結(jié)構(gòu)的副光學(xué)成像系統(tǒng)組成，中心光學(xué)成像系統(tǒng)為旋轉(zhuǎn)對稱系統(tǒng)，光軸與系統(tǒng)中心軸重合，四個副光學(xué)成像系統(tǒng)位于中心光學(xué)成像系統(tǒng)后方，從像截面上看，四個副光學(xué)成像系統(tǒng)光軸分布在以中心光學(xué)成像系統(tǒng)光軸為中心的長方形頂點上，目標(biāo)發(fā)出的不同角度的平行光分別通過中心光學(xué)成像系統(tǒng)和副光學(xué)成像系統(tǒng)成像于在同一探測器像平面內(nèi)不同坐標(biāo)點上。
[0011 ] 本發(fā)明中，所述目標(biāo)位于無窮遠(yuǎn)處，且目標(biāo)波長范圍覆蓋可見光波長范圍。
[0012]本發(fā)明中，多尺度多孔徑光學(xué)成像系統(tǒng)仿照人眼中心高分辨率，邊緣低分辨率的形式，接收從無窮遠(yuǎn)處不同角度入射的平行光，分別通過中心光學(xué)成像系統(tǒng)和副光學(xué)成像系統(tǒng)成像于在同一探測器像平面內(nèi)不同坐標(biāo)點上。
[0013]本發(fā)明中，所述中心光學(xué)成像系統(tǒng)為高分辨率成像系統(tǒng)，接收角度為圓視場±2。。
[0014]本發(fā)明中，所述副光學(xué)成像系統(tǒng)為低分辨率成像系統(tǒng)，接收角度最大為±34°，設(shè)計中利用桶形畸變提高邊緣視場的像面照度，由于畸變可通過后續(xù)數(shù)據(jù)分析進(jìn)行處理，因此圖像有10%的畸變。
[0015]本發(fā)明中，所述副光學(xué)成像系統(tǒng)由于中心光成像系統(tǒng)、副光學(xué)成像系統(tǒng)、探測器像面和后續(xù)需要添加的系統(tǒng)內(nèi)部遮擋的相對分布，通過副光學(xué)系統(tǒng)實際成像光束為1.5°?34°的環(huán)形光束范圍。
[0016]本發(fā)明中，所述副光學(xué)成像系統(tǒng)的口徑與長度受系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)限制，在設(shè)計過程中進(jìn)行了約束。
[0017]本發(fā)明提供的多尺度多孔徑光學(xué)成像系統(tǒng)中，目標(biāo)發(fā)出的可見光信息經(jīng)過各個光學(xué)成像系統(tǒng)后在同一探測器像面不同區(qū)域成分立的多幅目標(biāo)圖像，中心圖像分辨率高于副圖像分辨率，各圖像在視場上有一定像素數(shù)的重合，能夠為后續(xù)數(shù)據(jù)處理提供良好的支持，所得像點信息經(jīng)過后續(xù)數(shù)據(jù)處理以獲得超分辨率的目標(biāo)，主要用于位于無窮遠(yuǎn)處的可見光目標(biāo)，其核心設(shè)計為成像系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)分布和副光學(xué)系統(tǒng)的簡化，以此能夠在較為簡單的光學(xué)結(jié)構(gòu)下獲得良好的成像結(jié)果，繼而用于后續(xù)數(shù)據(jù)處理得到高分辨率圖像。相比于現(xiàn)有技術(shù)，具體有如下優(yōu)點:
[0018]1、能夠用于可見光波段0.486 μπι < λ < 0.656 μm的無窮遠(yuǎn)目標(biāo)；
[0019]2、能夠獲取全視場達(dá)±34°的物方信息，在此要求下，副光學(xué)成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為簡單，只用一面非球面；
[0020]3、副光學(xué)成像系統(tǒng)使用桶形畸變提高了邊緣視場的像面照度；
[0021]4、系統(tǒng)整體成像質(zhì)量較好，設(shè)計結(jié)果接近衍射極限；
[0022]5、系統(tǒng)尺寸合理，便于后續(xù)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計，具有一定的可行性；
[0023]6、服務(wù)于獲取圖像配準(zhǔn)所需的目標(biāo)信息，以達(dá)到超分辨率的目標(biāo)。
【附圖說明】
[0024]圖1為多尺度多孔徑光學(xué)成像系統(tǒng)立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為多尺度多孔徑光學(xué)成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3為多尺度多孔徑光學(xué)成像系統(tǒng)探測器像面分布圖；
[0027]圖4為多尺度多孔徑光學(xué)成像系統(tǒng)中心光學(xué)成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0028]圖5為多尺度多孔徑光學(xué)成像系統(tǒng)副光學(xué)成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍中。
[0030]如圖1-2所示，本發(fā)明提供的多尺度多孔徑光學(xué)成像系統(tǒng)由一個中心光學(xué)成像系統(tǒng)I和四個副光學(xué)成像系統(tǒng)2組成，具體結(jié)構(gòu)為對軸稱系統(tǒng)，中心光學(xué)成像系統(tǒng)I為旋轉(zhuǎn)對稱系統(tǒng)，光軸與系統(tǒng)中心軸重合，四個副光學(xué)成像系統(tǒng)2光軸相對系統(tǒng)中心軸各有一定的偏移，從像截面上看，分布在以中心光學(xué)成像系統(tǒng)I光軸為中心的24.4X15.6mm的長方形頂點上，在光軸方向上，副光學(xué)成像系統(tǒng)2