基于共焦照明的合成孔径成像方法

发布时间：2021-06-06 03:31

　　合成孔径成像技术利用虚拟大尺寸孔径可实现局部被遮挡目标的有效探测,但是当场景中存在强背向散射时,重聚焦图像质量大大降低。针对上述问题,提出了一种基于共焦照明的合成孔径成像方法。该方法根据场景目标分布的深度信息对照明光源进行调制,有效实现聚焦面目标和非聚焦面目标接收的光照度差异;同时结合合成孔径成像重聚焦方法,实现了局部被遮挡的共焦照明面目标的高质量重建。利用反镜阵列搭建了共焦照明合成孔径成像系统,对指定深度目标进行共焦照明重聚焦成像,结果表明,所提方法能够有效区分场景中聚焦面和非聚焦面目标反射光的强度,并能获取共焦照明面目标的高质量图像信息,效果远远优于现有的合成孔径成像方法。 

【文章来源】：光学学报. 2020,40(08)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

共焦照明原理图

如图2所示,场景中物点P与虚拟相机阵列的距离为Z,若Re为参考视点,f为相机焦距,则Re的光心与物点P的连线与成像平面相交,交点为P在成像平面上的投影点。相对于参考视点,在水平方向上,视点Rm和Re的投影点分别距离图像左端Sm和Se,根据三角几何关系:(R e -R m )?b Ζ = (R e -R m )?b-(S m -S e ) Ζ-f , ??? (1)

结合共焦照明与合成孔径成像,合成孔径成像仅对共焦照明的共焦面进行重聚焦,两者相辅相成,共同完成对某一特定焦面的照明与成像,更好地虚化非共焦面上物体的信息,实现对焦面上目标物的有效识别和提取。为了实现单相机多视角成像,基于共焦照明的合成孔径成像模型是利用平面反射镜阵列E实现多视角的共焦照明。如图3所示,投影仪光源与相机共轴,在图中位置同为A,聚焦于垂直于直线C的平面上,该平面与A的距离为B。A的轴外透视图中的中心像素位于D处。E处的一组平面反射镜将投影仪和相机的视场均划分成多个子图像,并将其反射至F处。每个反射镜均能使这些子图像到达F处,即同时聚焦。每个反射镜会对实际投影仪光源进行反射,形成一组虚拟投影仪光源点G。G的轨迹被称作正交投影,可以通过在投影机焦平面上绘制等腰梯形4个顶点的轨迹来构造它,其中三个顶点分别是点A、F和D。多视角虚拟相机的位置受到反射镜共焦照明的影响。由于要实现共焦照明,并且光源与相机同轴,因此每一块反射镜反射的照明光源必须聚焦于同一块区域,故虚拟相机的空间位置也有相应的布置要求,必须让虚拟相机的光轴会聚至同一物面上同一点。若平面反射镜的放置角度有偏差,那么光源与相机均不能聚焦于同一物面,则系统不能达到共焦效果。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3213509