使用高光譜圖像實(shí)現(xiàn)共相誤差探測(cè)的方法

近日，中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所在光學(xué)多孔徑拼接成像系統(tǒng)的共相誤差探測(cè)方面取得新進(jìn)展，提出了使用高光譜圖像利用擴(kuò)展景物為觀測(cè)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)共相誤差探測(cè)的方法。在該方法中，高光譜圖圖像不再是用來(lái)獲得被觀測(cè)對(duì)象信息的手段，而是用來(lái)定量測(cè)量光學(xué)觀測(cè)系統(tǒng)自身波前像差（共相誤差）的手段。該方法相關(guān)論證和實(shí)驗(yàn)以Diagnosing piston error from hyperspectral image with extended scene為題，發(fā)表在Optics and lasers in engineering期刊上。

使用擴(kuò)展景物實(shí)現(xiàn)共相誤差探測(cè)的示意

中科院自適應(yīng)光學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的李楊等發(fā)現(xiàn)，高光譜圖像中不同波段圖像的像質(zhì)在同一共相誤差下會(huì)有周期性的變化，其變化周期和共相誤差大小成負(fù)相關(guān)，同時(shí)波段圖像的特征會(huì)和共相誤差的正負(fù)相關(guān)，這一現(xiàn)象在文章中通過理論和實(shí)驗(yàn)得到驗(yàn)證。由此，作者提出了利用這一現(xiàn)象來(lái)定量測(cè)量共相誤差的方法。

現(xiàn)象機(jī)理是由于不同波段圖像對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)下的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)受共相誤差調(diào)制導(dǎo)致不同波段圖像像質(zhì)產(chǎn)生相應(yīng)周期調(diào)制

在同一共相誤差下，不同波段圖像的像質(zhì)具周期性的變化（以PSNR和SSIM指標(biāo)評(píng)價(jià)為例）。

另外，作者提出利用此現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)通過擴(kuò)展景物的高光譜圖像測(cè)量光學(xué)多孔徑拼接成像系統(tǒng)自身的共相誤差探測(cè)方法。在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中，通過一個(gè)兩口徑系統(tǒng)采集分辨率鑒別板的高光譜圖像。

實(shí)驗(yàn)裝置中，通過一個(gè)施加有共相誤差的雙孔徑獲取分辨率鑒別板高光譜圖像

高光譜圖像中有80個(gè)波段圖像，光譜覆蓋約608nm到652nm范圍，單像素上波段帶寬為0.554nm。在施加不同共相誤差下，可觀察到所采集得到的高光譜圖像中波段圖像的像質(zhì)變化周期也不同。

施加共相誤差為-69.360μm時(shí)的高光譜圖像中的波段圖像序列

施加共相誤差為-139.223μm時(shí)的高光譜圖像中的波段圖像序列 在文中提出了一種基礎(chǔ)的估計(jì)方法，通過高光譜圖像生成一幅評(píng)估圖像，在評(píng)估圖像中的頻域中提取出高光譜圖像的變化頻率，從而定量估計(jì)出共相誤差。

從高光譜圖像估計(jì)共相誤差的方法流程 實(shí)驗(yàn)表明其測(cè)量范圍可以達(dá)到數(shù)百倍的波長(zhǎng)，精度達(dá)到數(shù)個(gè)波長(zhǎng)?？奢^好兼容當(dāng)前擴(kuò)展景物下的共相誤差探測(cè)方法的測(cè)量范圍，彌補(bǔ)當(dāng)前方法測(cè)量范圍不足的問題，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展景物下的大范圍共相誤差探測(cè)的目的。

審核編輯：郭婷