基于MultI-scale拼接成像的寬視場(chǎng)高分辨對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)的研究.pdf

1、寬視場(chǎng)和高分辨一直以來(lái)都是成像領(lǐng)域中兩個(gè)對(duì)立而統(tǒng)一的目標(biāo)。大范圍視場(chǎng)注重觀測(cè)目標(biāo)的整體信息，而高圖像分辨率則注重物體的細(xì)節(jié)信息。寬視場(chǎng)高分辨成像系統(tǒng)以其廣闊的觀測(cè)視野和目標(biāo)分辨能力在對(duì)地觀測(cè)領(lǐng)域如無(wú)人機(jī)對(duì)地航拍，地形地貌測(cè)繪，農(nóng)作物探測(cè)等得到了廣泛的應(yīng)用。
　　傳統(tǒng)的寬視場(chǎng)高分辨成像系統(tǒng)成像方法大致分為兩種，即機(jī)械掃描成像和多相機(jī)拼接成像技術(shù)。機(jī)械掃描方法用成像系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)視場(chǎng)在時(shí)間維度上進(jìn)行掃描存儲(chǔ)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理后成像最后輸出一

2、幅完整寬視場(chǎng)高分辨圖像。此方法可通過(guò)控制掃描角度和單幅圖像像素值來(lái)獲得目標(biāo)視場(chǎng)和分辨率，但是掃描過(guò)程存在時(shí)間延續(xù)性，因此這種方法僅對(duì)靜態(tài)場(chǎng)景有效，不適用于動(dòng)態(tài)觀測(cè)。多相機(jī)拼接成像則是通過(guò)多個(gè)相機(jī)的視場(chǎng)疊加來(lái)擴(kuò)大整體觀測(cè)視場(chǎng)，每個(gè)相機(jī)之間存在一定的重疊視場(chǎng)，然后通過(guò)視場(chǎng)拼接來(lái)獲得整體寬視場(chǎng)圖像。此方法能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)觀測(cè)，但是單個(gè)相機(jī)視場(chǎng)仍然受到傳統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)畸變的限制，過(guò)多的增加光學(xué)系統(tǒng)會(huì)提升系統(tǒng)復(fù)雜程度，加大相機(jī)光學(xué)參數(shù)的配合難度

3、，同時(shí)也會(huì)帶來(lái)體積和重量上的壓力。
　　本文提出了一種基于Multi-scale成像理論和單中心球鏡的成像方法，克服傳統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)中邊緣視場(chǎng)光學(xué)畸變的缺陷，獲得大視場(chǎng)的同時(shí)保證成像分辨率。系統(tǒng)由兩個(gè)完全相同的成像組件上下疊加組成，每個(gè)組件包含了一個(gè)單中心物鏡和一個(gè)多孔徑陣列，每個(gè)孔徑對(duì)應(yīng)各自的成像視場(chǎng)。以兩個(gè)成像組件物鏡中心的連線為軸心，旋轉(zhuǎn)一定的角度來(lái)錯(cuò)開(kāi)每個(gè)孔徑的成像視場(chǎng)并保證一定的視場(chǎng)重疊用于后續(xù)的圖像拼接。這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4、保證了系統(tǒng)的緊湊型，減小了系統(tǒng)的體積和重量，提高了使用的便捷性，因而擴(kuò)大了系統(tǒng)在對(duì)地航拍領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。
　　本文的研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:
　　1.介紹了寬視場(chǎng)高分辨對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)的研究背景，發(fā)展現(xiàn)狀，以及幾種典型方法的實(shí)例和各自的優(yōu)缺點(diǎn)。由此引出本文提出的成像方法;
　　2.對(duì)本文提出的光學(xué)設(shè)計(jì)方法做了詳細(xì)的光學(xué)原理描述，并對(duì)相關(guān)參數(shù)之間的關(guān)系給出了具體的數(shù)學(xué)表達(dá)式;對(duì)用于圖像拼接的算法做了詳細(xì)闡述;