本發(fā)明涉及光子集成干涉成像，尤其涉及一種基于空域補零的光子集成干涉成像重構方法。

背景技術：

1、在天文觀測以及遙感成像領域，為了提高成像分辨率，通常選擇增大光學系統(tǒng)的口徑，但是隨著光學系統(tǒng)的口徑的增加，其制造成本成指數(shù)倍上升。光子集成干涉成像技術為替代傳統(tǒng)大口徑光學望遠鏡提供了新的技術途徑，其中采用光子集成芯片（pic）實現(xiàn)干涉陣列的光束合成，可顯著提升系統(tǒng)的實時性、靈敏度、擴展性等多方面能力，并有效增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，且加工制造簡單，工藝穩(wěn)定，有效降低了制造成本。但是不同于傳統(tǒng)笛卡爾坐標系下的成像模式，目前的光子集成干涉成像中的頻率采樣方式為極坐標離散采樣。而離散采樣會導致大量頻率缺失，使重構圖像出現(xiàn)大量偽影，造成重構圖像質量下降，且傳統(tǒng)笛卡爾坐標下的離散傅里葉變換要求所有的頻率點分布為整數(shù)頻率分布，而極坐標下頻率分布較為稀疏且并不是整數(shù)分布，因此使用離散傅里葉對極坐標下的采樣頻率點進行變換將會導致近似誤差，造成重構圖像質量的下降。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術使用離散傅里葉對極坐標下的采樣頻率點進行變換將會導致近似誤差，造成重構圖像的質量下降的問題，提供一種基于空域補零的光子集成干涉成像重構方法，能夠以空域補零區(qū)域的零區(qū)域約束方式，補充未采樣區(qū)域的頻率值，且減少重構圖像中的偽影，能夠有效應對稀疏采樣以及極坐標下的非均勻采樣帶來的問題。

2、本發(fā)明提出的基于空域補零的光子集成干涉成像重構方法，具體包括如下步驟：

3、s1：根據(jù)光子集成干涉成像系統(tǒng)的基線配置及基線配對方式，通過下式計算光子集成干涉成像系統(tǒng)的頻率采樣點坐標：

4、（1）；

5、其中，bp為第p組配對基線，為光子集成干涉成像系統(tǒng)的第j個成像波長，z為光子集成干涉成像系統(tǒng)的成像距離，為光子集成干涉成像系統(tǒng)的頻率采樣點，且頻率采樣點共有n組，（ x， y）為空間坐標；

6、s2：結合式（1），通過下式計算重構圖像的尺寸：

7、（2）；

8、（3）；

9、（4）；

10、（5）；

11、其中，r為對數(shù)字向上取整，為光子集成干涉成像系統(tǒng)最大頻率與基頻的比值，為光子集成干涉成像系統(tǒng)的最大頻率，為光子集成干涉成像系統(tǒng)的基頻，n為補零的倍率，bmin為最短配對基線，bmax為最長配對基線，為光子集成干涉成像系統(tǒng)的最小成像波長，為光子集成干涉成像系統(tǒng)的最大成像波長；

12、s3：根據(jù)步驟s1獲得的所有頻率采樣點坐標，通過下式生成頻域掩模版：

13、（6）；

14、（7）；

15、（8）；

16、其中，n為對頻率采樣點擴大n倍，p為頻域掩模版，為擴大n倍的第n組頻率采樣點的橫坐標，為擴大n倍的第n組頻率采樣點的縱坐標；

17、s4：利用頻域掩模版對頻譜進行更新：

18、（9）；

19、（10）；

20、（11）；

21、其中，為頻譜，s為初始化頻譜，為第n組頻率采樣點的復可見度，為第n頻率采樣點復可見度的相位，為第n組頻率采樣點的復可見度的模值；

22、s5：通過下式將頻譜傅里葉逆變換為空域圖像：

23、（12）；

24、其中，ift為傅里葉逆變換，為空域圖像的坐標；

25、s6：構建空域掩模版，并利用空域掩模版對空域圖像進行補零約束，獲得濾波后的空域圖像：

26、（13）；

27、（14）；

28、其中，m為空域掩模版，為點乘；

29、s7：通過下式將空域圖像傅里葉變換為頻譜o：

30、（15）；

31、其中，ft為傅里葉變換；

32、s8：重復步驟s4-s7，直至頻譜o收斂，獲得最終的空域圖像；

33、s9：根據(jù)重構圖像的尺寸對最終的空域圖像的補零區(qū)域進行裁剪，獲得重構圖像。

34、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明能夠取得如下有益效果：

35、本發(fā)明提出的基于空域補零的光子集成干涉成像重構方法，通過放大頻率采樣點的坐標值，并借助補零區(qū)域的零域約束，能夠有效克服稀疏采樣導致的坐標近似誤差以及稀疏采樣導致的偽影問題，且能夠提升重構圖像的信噪比。

技術特征：

1.一種基于空域補零的光子集成干涉成像重構方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

技術總結
本發(fā)明涉及光子集成干涉成像技術領域，尤其涉及一種基于空域補零的光子集成干涉成像重構方法，包括：S1：計算各配對基線的頻率采樣點；S2：計算重構圖像的尺寸；S3：生成頻域掩模版；S4：利用頻域掩模版對頻譜進行更新；S5：將頻譜傅里葉逆變換為空域圖像；S6：利用空域掩模版對空域圖像進行補零約束，獲得空域圖像；S7：將空域圖像傅里葉變換為頻譜O；S8：重復步驟S4?S7，直至頻譜O收斂，獲得最終的空域圖像；S9：根據(jù)重構圖像的尺寸對最終的空域圖像的補零區(qū)域進行裁剪，獲得重構圖像。本發(fā)明能夠以空域補零區(qū)域的零區(qū)域約束方式，對未采樣區(qū)域的頻率值進行補充，且減少重構圖像中的偽影。

技術研發(fā)人員：朱友強,王鹍,劉欣悅,楊晨
受保護的技術使用者：中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19