CN106651928B - 一种空间面阵相机亚像元点扩散函数测量装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种空间面阵相机亚像元点扩散函数测量装置及方法，包括光源系统、靶标、平行光管、面阵相机和图像采集系统；靶标放置在平行光管的焦面上，平行光管与面阵相机的光轴共轴放置，靶标被光源系统产生的均匀光照亮，经过平行光管和面阵相机，成像在面阵相机的焦面上，形成靶标的图像，图像采集系统对成像结果进行采集和处理。本发明与在靶标设计、实验方法和数据处理中考虑了相位对准，现有技术相比，能够保证PSF测量精度，填补了空间面阵CCD相机的亚像元PSF测试方法空白，具有很好的使用价值。

Description

一种空间面阵相机亚像元点扩散函数测量装置及方法
技术领域
本发明涉及航天光学遥感技术领域，特别是一种空间面阵相机亚像元点扩散函数测量装置及方法。
背景技术
光学系统在理想状态下，物空间一点发出的光能量在像空间也集中在一点上，但是实际的光学系统成像时，由于衍射和像差以及其它因素的影响，物空间一点发出的光在像空间是分布在一定的区域内，其分布曲线称为点扩散函数PSF。调制传递函数MTF是客观评价光学系统成像质量的重要指标，目前国内为了定量化评价相机成像质量，发射之前都进行实验室的MTF测试，但MTF只是PSF在频域的幅值信息，不包含相位信息。目前常用的MTF测试方法包括以下三种，第一种是对比度矩形靶标法，可以用于面阵或推扫相机MTF测试，黄巧林等人2006年在《航天返回与遥感》上发表的《航天光学遥感器MTF测试技术研究》一文中给出两种测试方法，一种是高对比度矩形靶标测试方法，该方法受采样相位的影响，测试误差较大，另一种低频靶标法对相位不敏感，但易受噪声影响；第二种是斜刃边靶标法，适用于面阵CCD的MTF地面测试，张孝弘等人2006年在中国空间科学学会空间探测专业委员会第十九次学术会议上发表的《面阵CCD相机的MTF测试技术》一文介绍了实验方法和数据处理算法，该处理方法增加了采样点，但无法准确定位初始相位；第三种是点源或狭缝测试法，适用于面阵CCD的MTF测试，吴海平硕士学位论文《点源法MTF测试技术研究》中详细介绍了点源法实验系统，实验方法是对点光源成像，该方法计算精度较高，但对准直显微物镜的对准精度要求较高，必须保证点光源在一个像素内成像。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种空间面阵相机亚像元点扩散函数测量装置及方法，通过靶标设计和数据处理方法解决一个像素内相位问题，可以准确定位到0.1像素，保证空间面阵相机亚像元PSF的测试准确性，进一步提高了空间面阵相机PSF地面测试精度，并可用于提高遥感图像的空间分辨率。
本发明的技术解决方案是：一种空间面阵相机亚像元点扩散函数测量装置，其特征在于包括光源系统、靶标、平行光管、面阵相机、图像采集系统，其中
靶标放置在平行光管的焦面上，平行光管与面阵相机的光轴共轴放置；
光源系统产生均匀光后照射在靶标上，然后经过平行光管和面阵CCD相机，成像在面阵相机的焦面上，形成靶标的图像，图像采集系统对面阵相机的成像结果进行采集和处理；
靶标包括第一定标线，第二定标线，第三定标线…第十二定标线和定标星点；
第一定标线至第十二定标线形状和尺寸相同，均为长方形透光孔，长方形透光孔的宽度为标准长度L的1倍，长度为标准长度L的20.1倍；第一星点为正方形透光孔，正方形透光孔的边长为标准长度L的0.9倍；所述L＝(fcol/fcam)d，其中，fcol为平行光管的焦距，fcam为面阵相机的焦距，d为面阵CCD相机中探测器单元间距；
第一定标线至第十二定标线、定标星点在靶标平面直角坐标系XOY中的坐标分别为：第一定标线长方形结构左上角的顶点坐标为(0，0)；第二定标线长方形结构左上角的顶点坐标为(40.2·L，0)；第三定标线长方形结构左上角的顶点坐标为(80.4·L，0)；第四定标线长方形结构左上角的顶点坐标为(120.6·L，0)；第五定标线长方形结构左上角的顶点坐标为(160.8·L，0)；第六定标线长方形结构左上角的顶点坐标为(201·L，0)；第七定标线长方形结构左上角的顶点坐标为(100·L，50·L)；第八定标线长方形结构左上角的顶点坐标为(100·L，90.2·L)；第九定标线长方形结构左上角的顶点坐标为(100·L，130.4·L)；第十定标线长方形结构左上角的顶点坐标为(100·L，170.6·L)；第十一定标线长方形结构左上角的顶点坐标为(100·L，210.8·L)；第十二定标线长方形结构左上角的顶点坐标为(100·L，251.0·L)；定标星点正方形结构左上角的顶点坐标为(0，50·L)；其中，第一定标线，第二定标线，第三定标线…第六定标线的长方形结构的长均与x轴平行，第七定标线，第八定标线，第九定标线…第十二定标线的长方形结构的长均与y轴平行，定标星点(13)正方形的至少一条边与y轴平行；所述靶标平面直角坐标系XOY的坐标原点O为第一定标线长方形结构位于左上角的顶点，X轴的正方向为第一定标线指向第二定标线，Y轴的正方向为第一定标线指向第一定标星点；所述的靶标大小长度和宽度均大于300·L；所述的靶标中的第一定标线至第十二定标线(12)、第一定标星点透光，其余部分不透光，透光部分与不透光部分对比度不低于100:1。
2、根据权利要求1所述的一种空间面阵相机亚像元点扩散函数测量方法，包括如下步骤：
(1)使用图像采集系统采集靶标在面阵相机焦面上的图像，同时调整靶标的位置，直至靶标的第一定标线位于面阵相机产生图像的某一行、第七定标线位于面阵相机图像某一列，固定此时靶标的位置；
(2)设置面阵相机的曝光时间，使得定标星点在面阵相机产生图像中灰度值的范围为[0.5K，0.6K]；利用图像采集系统采集得到P帧当前曝光时间下的靶标的图像；所述的K为面阵相机的饱和灰度值，P为大于100的正整数；
(3)分别对步骤(2)采集得到的第X帧靶标图像上的第一定标线所在行进行采样得到图像序列灰度值A、第七定标线所在列进行采样得到图像序列灰度值B，X＝1,2,3…P；
(4)根据面阵相机的满阱电子数M以及图像量化位数bs将步骤(3)中得到的图像灰度值序列A和图像灰度值序列B转换为电子数序列，转换过程由公式
给出，其中，x为图像灰度值序列中采样点的灰度值，xe为电子数序列中采样点灰度值的电子数；进而得到电子数序列数组C和电子数序列数组D；
(5)定义二维数组E，数组E大小为10行*222列，其中，二维数组E中前10行的1-20列、42-60列、82-100列、122-140列、162-180列、202-222列中所有元素为1，前10行的22-40列、62–80列、102-120列、142-160列、182-200列中所有元素为0，E(1,21)＝0.1，E(1,41)＝0.8，E(1,61)＝0.3，E(1,81)＝0.6，E(1,101)＝0.5，E(1,121)＝0.4，E(1,141)＝0.7，E(1,161)＝0.2，E(1,181)＝0.9，E(1,201)＝0，E(2,21)＝0.2，E(2,41)＝0.7，E(2,61)＝0.4，E(2,81)＝0.5，E(2,101)＝0.6，E(2,121)＝0.3，E(2,141)＝0.8，E(2,161)＝0.1，E(2,181)＝0，E(2,201)＝0.9，E(3,21)＝0.3，E(3,41)＝0.6，E(3,61)＝0.5，E(3,81)＝0.4，E(3,101)＝0.7，E(3,121)＝0.2，E(3,141)＝0.9，E(3,161)＝0，E(3,181)＝0.1，E(3,201)＝0.8，E(4,21)＝0.4，E(4,41)＝0.5，E(4,61)＝0.6，E(4,81)＝0.3，E(4,101)＝0.8，E(4,121)＝0.1，E(4,141)＝0，E(4,161)＝0.9，E(4,181)＝0.2，E(4,201)＝0.7，E(5,21)＝0.5，E(5,41)＝0.4，E(5,61)＝0.7，E(5,81)＝0.2，E(5,101)＝0.9，E(5,121)＝0，E(5,141)＝0.1，E(5,161)＝0.8，E(5,181)＝0.3，E(5,201)＝0.6，E(6,21)＝0.6，E(6,41)＝0.3，E(6,61)＝0.8，E(6,81)＝0.1，E(6,101)＝0，E(6,121)＝0.9，E(6,141)＝0.2，E(6,161)＝0.7，E(6,181)＝0.4，E(6,201)＝0.5，E(7,21)＝0.7，E(7,41)＝0.2，E(7,61)＝0.9，E(7,81)＝0，E(7,101)＝0.1，E(7,121)＝0.8，E(7,141)＝0.3，E(7,161)＝0.6，E(7,181)＝0.5，E(7,201)＝0.4，E(8,21)＝0.8，E(8,41)＝0.1，E(8,61)＝0，E(8,81)＝0.9，E(8,101)＝0.2，E(8,121)＝0.7，E(8,141)＝0.4，E(8,161)＝0.5，E(8,181)＝0.6，E(8,201)＝0.3，E(9,21)＝0.9，E(9,41)＝0，E(9,61)＝0.1，E(9,81)＝0.8，E(9,101)＝0.3，E(9,121)＝0.6，E(9,141)＝0.5，E(9,161)＝0.4，E(9,181)＝0.7，E(9,201)＝0.2，E(10,21)＝0，E(10,41)＝0.9，E(10,61)＝0.2，E(10,81)＝0.7，E(10,101)＝0.4，E(10,121)＝0.5，E(10,141)＝0.6，E(10,161)＝0.3，E(10,181)＝0.8，E(10,201)＝0.1；其中，E(i，j)为二维数组E中第i行第j列元素的取值，i、j均为正整数；
(6)对二维数组E的每一行一维数组分别与C数组进行相关积分，得到
其中，C(j)为C数组中的第j个数值；
寻找最大的J(i)，令t＝最大的J(i)对应的i，然后将二维数组E中的第t行作为电子数序列数组C的准确相位序列，得到二维数组E第t行数组中第k个数值的非整数数值为电子数序列数组C中第k个数值对应的准确相位，使用准确相位对电子数序列数组C的数值按照从小到大进行重新排列，得到电子数序列数组C1，k＝1,2,3…222；
对二维数组E的每一行一维数组分别与D数组进行相关积分，得到
其中，D(j)为D数组中的第j个数值；
寻找最大的J'(i)，令t’＝最大的J'(i)对应的i，然后将二维数组E中的第t’行作为电子数序列数组D的准确相位序列，得到二维数组E第t’行数组中第k个数值的非整数数值为电子数序列数组D中第k个数值对应的准确相位，使用准确相位对电子数序列数组D的数值按照从小到大进行重新排列，得到电子数序列数组D1，k＝1,2,3…222；
(7)使用费米函数对电子数序列数组C1进行拟合，得到边缘扩散函数F1，使用费米函数对电子数序列数组D1进行拟合，得到边缘扩散函数F2，其中，边缘扩散函数F1包含M个数值，边缘扩散函数F2包含N个数值，M、N为小于222的正整数；
(8)对边缘扩散函数F1使用离散差分函数进行离散点差分得到线扩散函数L1，对边缘扩散函数F2使用离散差分函数进行离散点差分得到线扩散函数L2；
(9)对当前曝光时间下P帧图像中的每一帧图像按照步骤(3)～步骤(8)的方法进行处理，得到每一帧图像的L1、L2，然后计算每一帧图像的L1、L2的方差，并分别记为σp1、σp2，最终得到P帧图像线扩散函数方差序列σp1和σp2，对σp1和σp2作直方图分布统计，得到直方图序列，并将该直方图序列拟合得到高斯分布函数N(uh1,σp1)、N(uh2,σp2)，进而得到面阵CCD相机的亚像元点扩散函数N(0，0，uh1,uh2)；
(10)利用步骤(9)中得到的面阵相机的亚像元点扩散函数对面阵CCD相机的成像数据进行亚像元重建，得到提高空间分辨率的成像数据。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明克服了空间面阵相机地面主要测MTF的缺陷，开展亚像元PSF地面测试，对PSF做傅立叶变换可以同时获得MTF，测试亚像元PSF可以直接描述相机的成像性能，同时对提高遥感图像的空间分辨率也起到重要的作用；
(2)本发明通过靶标中的定标线位置和形状的设计，使得靶标的第一定标线位于图像矩阵同一行上，同时第七定标线位于图像矩阵同一列上，保证了靶标平面与面阵探测器平行，从而保证了测量精度；
(3)本发明通过定标线长度的设计，使得靶标中第一定标线到第六定标线(第七定标线到第十二定标线)的边缘落在一个像元内的不同相位，并使用相关积分的方法找到准确相位，从而得到准确的亚像元PSF函数，增加了测试装置和方法的准确性；
(4)本发明通过统计方法对多次测量结果进行了平差处理，降低了噪声影响，减小了测量误差；
(5)本发明可以完全利用现有MTF测试系统设备，易于工程实现。
附图说明
图1为本发明PSF测试靶标设计图；
图2为本发明PSF实验装置示意图；
图3为本发明测试方法流程图；
图4为本发明数据处理流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细地阐述。
本发明涉及的实验装置如图2所示，包括：光源系统14、靶标15、平行光管16、面阵CCD相机17和图像采集系统18。
靶标15放置在平行光管16的焦面上，平行光管16与面阵相机17的光轴共轴放置，靶标15被光源系统14产生的均匀光照亮，经过平行光管16和面阵CCD相机17，成像在面阵相机17的焦面上，形成靶标15的图像，图像采集系统18对成像结果进行采集和处理。
如图1所示为本发明PSF实验装置示意图，由图1可知，靶标15上包括第一定标线1至第十二定标线12、第一定标星点13。
靶标15上所有星点和定标线透光，其余部分不透光，透光与不透光部分对比度不低于100:1。
定义标准长度L，L＝(fcol/fcam)d，其中fcol为平行光管16的焦距，fcam为面阵CCD相机17的焦距，d为面阵相机17中探测器单元间距；L表示探测器单元间距对应在靶标15位置的实际长度。
第一定标线1至第十二定标线12形状和尺寸相同，均为长方形透光孔，长方形透光孔的宽度为标准长度L的0.9倍，长度为标准长度L的20.1倍；第一星点13为正方形透光孔，正方形透光孔的边长为标准长度L的1倍；所述L＝(fcol/fcam)d，其中fcol为平行光管16的焦距，fcam为面阵相机17的焦距，d为面阵CCD相机17中探测器单元间距；
在靶标15上建立直角坐标系x-y，x轴为第一定标线1的上边沿，y轴为第一定标线1的左边沿，x轴的正方向为第一定标线1指向第二定标线2，y轴的正方向为第一定标线指向第一星点13；
在靶标15上定标线和定标点的位置依次为：第一定标线1长方形结构左上角的顶点坐标为(0，0)；第二定标线2长方形结构左上角的顶点坐标为(40.2·L，0)；第三定标线3长方形结构左上角的顶点坐标为(80.4·L，0)；第四定标线4长方形结构左上角的顶点坐标为(120.6·L，0)；第五定标线5长方形结构左上角的顶点坐标为(160.8·L，0)；第六定标线6长方形结构左上角的顶点坐标为(201·L，0)；第七定标线7长方形结构左上角的顶点坐标为(100·L，50·L)；第八定标线8长方形结构左上角的顶点坐标为(100·L，90.2·L)；第九定标线9长方形结构左上角的顶点坐标为(100·L，130.4·L)；第十定标线10长方形结构左上角的顶点坐标为(100·L，170.6·L)；第十一定标线11长方形结构左上角的顶点坐标为(100·L，210.8·L)；第十二定标线12长方形结构左上角的顶点坐标为(100·L，251.0·L)；第一定标星点13正方形结构左上角的顶点坐标为(0，50·L)。
本发明一种利用上述测量装置的空间面阵相机亚像元点扩散函数的测量方法，分为测量步骤和对靶标图像进行逐帧处理，如图3为本发明测试方法流程图，步骤具体如下：
一、测量步骤：
(1)将靶标15安装在平行光管16的焦平面上(定标线1和定标线7均垂直于平行光管的光轴，且靶标15平行于探测器平面)，调整好光源系统14的位置；
(2)将面阵相机17摆放在平行光管16出口前，通过相机调整装置调整好相机的位置，保证相机入光口与平行光管16的出光口对准，平行光管16的有效口径充满相机入瞳；
(3)连接好面阵相机17与图像采集系统18之间的电缆，并通电检查，确保工作正常；
(4)打开光源系统14；
(5)观察图像采集系统18采集靶标15的图像，根据定标线宽度变化在x方向和y方向上移动靶标15，直至定标线1出现在图像矩阵的同一行上，同时定标线7出现在图像矩阵的同一列上，并固定靶标15的位置；
(6)设置面阵相机17的曝光时间，使得第一定标星点13在图像中灰度值的范围为：[0.5K，0.6K]；利用图像采集系统18采集得到P帧当前曝光时间下的靶标15的图像，所述K为饱和灰度值，P为大于100的正整数；
(7)调整相机焦面至最佳焦面位置；
(8)重复测试并存储图像，图像采集帧数大于100；
二、对靶标15的图像进行逐帧处理步骤，如图4所示本发明数据处理流程图，具体步骤如下：
(1)分别对第X帧靶标15图像上的第一定标线1所在行和第七定标线7所在列进行采样，得到图像序列灰度值A和图像序列灰度值B；
(2)根据面阵相机17的满阱电子数M以及图像量化位数bs将步骤(1)中得到的图像灰度值序列A和B转换为电子数序列，所述转换过程具体由公式：
给出，其中x为采样点的灰度值，xe为电子数，得到电子数序列数组C和D；
(3)定义二维数组E：数组E大小为10行*222列，其中，二维数组E中前10行的1-20列、42-60列、82-100列、122-140列、162-180列、202-222列中所有元素为1，前10行的22-40列、62–80列、102-120列、142-160列、182-200列中所有元素为0，E(1,21)＝0.1，E(1,41)＝0.8，E(1,61)＝0.3，E(1,81)＝0.6，E(1,101)＝0.5，E(1,121)＝0.4，E(1,141)＝0.7，E(1,161)＝0.2，E(1,181)＝0.9，E(1,201)＝0，E(2,21)＝0.2，E(2,41)＝0.7，E(2,61)＝0.4，E(2,81)＝0.5，E(2,101)＝0.6，E(2,121)＝0.3，E(2,141)＝0.8，E(2,161)＝0.1，E(2,181)＝0，E(2,201)＝0.9，E(3,21)＝0.3，E(3,41)＝0.6，E(3,61)＝0.5，E(3,81)＝0.4，E(3,101)＝0.7，E(3,121)＝0.2，E(3,141)＝0.9，E(3,161)＝0，E(3,181)＝0.1，E(3,201)＝0.8，E(4,21)＝0.4，E(4,41)＝0.5，E(4,61)＝0.6，E(4,81)＝0.3，E(4,101)＝0.8，E(4,121)＝0.1，E(4,141)＝0，E(4,161)＝0.9，E(4,181)＝0.2，E(4,201)＝0.7，E(5,21)＝0.5，E(5,41)＝0.4，E(5,61)＝0.7，E(5,81)＝0.2，E(5,101)＝0.9，E(5,121)＝0，E(5,141)＝0.1，E(5,161)＝0.8，E(5,181)＝0.3，E(5,201)＝0.6，E(6,21)＝0.6，E(6,41)＝0.3，E(6,61)＝0.8，E(6,81)＝0.1，E(6,101)＝0，E(6,121)＝0.9，E(6,141)＝0.2，E(6,161)＝0.7，E(6,181)＝0.4，E(6,201)＝0.5，E(7,21)＝0.7，E(7,41)＝0.2，E(7,61)＝0.9，E(7,81)＝0，E(7,101)＝0.1，E(7,121)＝0.8，E(7,141)＝0.3，E(7,161)＝0.6，E(7,181)＝0.5，E(7,201)＝0.4，E(8,21)＝0.8，E(8,41)＝0.1，E(8,61)＝0，E(8,81)＝0.9，E(8,101)＝0.2，E(8,121)＝0.7，E(8,141)＝0.4，E(8,161)＝0.5，E(8,181)＝0.6，E(8,201)＝0.3，E(9,21)＝0.9，E(9,41)＝0，E(9,61)＝0.1，E(9,81)＝0.8，E(9,101)＝0.3，E(9,121)＝0.6，E(9,141)＝0.5，E(9,161)＝0.4，E(9,181)＝0.7，E(9,201)＝0.2，E(10,21)＝0，E(10,41)＝0.9，E(10,61)＝0.2，E(10,81)＝0.7，E(10,101)＝0.4，E(10,121)＝0.5，E(10,141)＝0.6，E(10,161)＝0.3，E(10,181)＝0.8，E(10,201)＝0.1；其中，E(i，j)为二维数组E中第i行第j列元素的取值，i、j均为正整数。
(4)对二维数组E的每一行一维数组分别与C数组进行相关积分，得到
其中，C(j)为C数组中的第j个数值；
寻找最大的J(i)，令t＝最大的J(i)对应的i，然后将二维数组E中的第t行作为电子数序列数组C的准确相位序列，得到二维数组E第t行数组中第k个数值的非整数数值为电子数序列数组C中第k个数值对应的准确相位，使用准确相位对电子数序列数组C的数值按照从小到大进行重新排列，得到电子数序列数组C1，k＝1,2,3…222；
对二维数组E的每一行一维数组分别与D数组进行相关积分，得到
其中，D(j)为D数组中的第j个数值；
寻找最大的J'(i)，令t’＝最大的J'(i)对应的i，然后将二维数组E中的第t’行作为电子数序列数组D的准确相位序列，得到二维数组E第t’行数组中第k个数值的非整数数值为电子数序列数组D中第k个数值对应的准确相位，使用准确相位对电子数序列数组D的数值按照从小到大进行重新排列，得到电子数序列数组D1，k＝1,2,3…222；
(5)使用费米函数对电子数序列数组C1进行拟合，得到边缘扩散函数F1，使用费米函数对电子数序列数组D1进行拟合，得到边缘扩散函数F2，其中，边缘扩散函数F1包含M个数值，边缘扩散函数F2包含N个数值，M、N为小于222的正整数；
(6)对边缘扩散函数F1使用离散差分函数进行离散点差分得到线扩散函数L1，对边缘扩散函数F2使用离散差分函数进行离散点差分得到线扩散函数L2；
(7)对当前曝光时间下P帧图像中的每一帧图像按照步骤(1)～步骤(6)的方法进行处理，得到每一帧图像的L1、L2，然后计算每一帧图像的L1、L2的方差，并分别记为σp1、σp2，最终得到P帧图像线扩散函数方差序列σp1和σp2，对σp1和σp2作直方图分布统计，得到直方图序列，并将该直方图序列拟合得到高斯分布函数N(uh1,σp1)、N(uh2,σp2)，进而得到面阵CCD相机17的亚像元点扩散函数N(0，0，uh1,uh2)；
(8)利用步骤(7)中得到的面阵相机17的亚像元点扩散函数对面阵CCD相机17的成像数据进行亚像元重建，得到提高空间分辨率的成像数据。
我国高分四号遥感卫星的面阵相机首次采用了本发明设计的面阵相机亚像元点扩散函数测量装置及方法进行了测试获得了该相机的亚像元点扩散函数；使用地面测试得到的点扩散函数对地面图像进行超分辨复原处理，图像的空间分辨率提升1.2～1.3倍。
本发明设计了新的靶标和靶标图像数据处理方法，实现了面阵相机亚像元PSF函数的测试，可以直观地描述相机性能，可应用于星载和机载可见光/多光谱面阵凝视型CCD相机或CMOS相机的亚像元点扩散函数测试，可用于遥感图像的空间分辨率提高。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (1)

1.一种空间面阵相机亚像元点扩散函数测量方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)使用图像采集系统(18)采集靶标(15)在面阵相机(17)焦面上的图像，同时调整靶标(15)的位置，直至靶标(15)的第一定标线(1)位于面阵相机(17)产生图像的某一行、第七定标线(7)位于面阵相机(17)图像某一列，固定此时靶标(15)的位置；
(2)设置面阵相机(17)的曝光时间，使得定标星点(13)在面阵相机(17)产生图像中灰度值的范围为[0.5K，0.6K]；利用图像采集系统(18)采集得到P帧当前曝光时间下的靶标(15)的图像；所述的K为面阵相机(17)的饱和灰度值，P为大于100的正整数；
(3)分别对步骤(2)采集得到的第X帧靶标(15)图像上的第一定标线(1)所在行进行采样得到图像序列灰度值A、第七定标线(7)所在列进行采样得到图像序列灰度值B，X＝1,2,3…P；
(4)根据面阵相机(17)的满阱电子数M以及图像量化位数bs将步骤(3)中得到的图像灰度值序列A和图像灰度值序列B转换为电子数序列，转换过程由公式
给出，其中，x为图像灰度值序列中采样点的灰度值，xe为电子数序列中采样点灰度值的电子数；进而得到电子数序列数组C和电子数序列数组D；
(5)定义二维数组E，数组E大小为10行*222列，其中，二维数组E中前10行的1-20列、42-60列、82-100列、122-140列、162-180列、202-222列中所有元素为1，前10行的22-40列、62–80列、102-120列、142-160列、182-200列中所有元素为0，E(1,21)＝0.1，E(1,41)＝0.8，E(1,61)＝0.3，E(1,81)＝0.6，E(1,101)＝0.5，E(1,121)＝0.4，E(1,141)＝0.7，E(1,161)＝0.2，E(1,181)＝0.9，E(1,201)＝0，E(2,21)＝0.2，E(2,41)＝0.7，E(2,61)＝0.4，E(2,81)＝0.5，E(2,101)＝0.6，E(2,121)＝0.3，E(2,141)＝0.8，E(2,161)＝0.1，E(2,181)＝0，E(2,201)＝0.9，E(3,21)＝0.3，E(3,41)＝0.6，E(3,61)＝0.5，E(3,81)＝0.4，E(3,101)＝0.7，E(3,121)＝0.2，E(3,141)＝0.9，E(3,161)＝0，E(3,181)＝0.1，E(3,201)＝0.8，E(4,21)＝0.4，E(4,41)＝0.5，E(4,61)＝0.6，E(4,81)＝0.3，E(4,101)＝0.8，E(4,121)＝0.1，E(4,141)＝0，E(4,161)＝0.9，E(4,181)＝0.2，E(4,201)＝0.7，E(5,21)＝0.5，E(5,41)＝0.4，E(5,61)＝0.7，E(5,81)＝0.2，E(5,101)＝0.9，E(5,121)＝0，E(5,141)＝0.1，E(5,161)＝0.8，E(5,181)＝0.3，E(5,201)＝0.6，E(6,21)＝0.6，E(6,41)＝0.3，E(6,61)＝0.8，E(6,81)＝0.1，E(6,101)＝0，E(6,121)＝0.9，E(6,141)＝0.2，E(6,161)＝0.7，E(6,181)＝0.4，E(6,201)＝0.5，E(7,21)＝0.7，E(7,41)＝0.2，E(7,61)＝0.9，E(7,81)＝0，E(7,101)＝0.1，E(7,121)＝0.8，E(7,141)＝0.3，E(7,161)＝0.6，E(7,181)＝0.5，E(7,201)＝0.4，E(8,21)＝0.8，E(8,41)＝0.1，E(8,61)＝0，E(8,81)＝0.9，E(8,101)＝0.2，E(8,121)＝0.7，E(8,141)＝0.4，E(8,161)＝0.5，E(8,181)＝0.6，E(8,201)＝0.3，E(9,21)＝0.9，E(9,41)＝0，E(9,61)＝0.1，E(9,81)＝0.8，E(9,101)＝0.3，E(9,121)＝0.6，E(9,141)＝0.5，E(9,161)＝0.4，E(9,181)＝0.7，E(9,201)＝0.2，E(10,21)＝0，E(10,41)＝0.9，E(10,61)＝0.2，E(10,81)＝0.7，E(10,101)＝0.4，E(10,121)＝0.5，E(10,141)＝0.6，E(10,161)＝0.3，E(10,181)＝0.8，E(10,201)＝0.1；其中，E(i，j)为二维数组E中第i行第j列元素的取值，i、j均为正整数；
(6)对二维数组E的每一行一维数组分别与C数组进行相关积分，得到
其中，C(j)为C数组中的第j个数值；
寻找最大的J(i)，令t＝最大的J(i)对应的i，然后将二维数组E中的第t行作为电子数序列数组C的准确相位序列，得到二维数组E第t行数组中第k个数值的非整数数值为电子数序列数组C中第k个数值对应的准确相位，使用准确相位对电子数序列数组C的数值按照从小到大进行重新排列，得到电子数序列数组C1，k＝1,2,3…222；
对二维数组E的每一行一维数组分别与D数组进行相关积分，得到
其中，D(j)为D数组中的第j个数值；
寻找最大的J'(i)，令t’＝最大的J'(i)对应的i，然后将二维数组E中的第t’行作为电子数序列数组D的准确相位序列，得到二维数组E第t’行数组中第k个数值的非整数数值为电子数序列数组D中第k个数值对应的准确相位，使用准确相位对电子数序列数组D的数值按照从小到大进行重新排列，得到电子数序列数组D1，k＝1,2,3…222；
(7)使用费米函数对电子数序列数组C1进行拟合，得到边缘扩散函数F1，使用费米函数对电子数序列数组D1进行拟合，得到边缘扩散函数F2，其中，边缘扩散函数F1包含M个数值，边缘扩散函数F2包含N个数值，M、N为小于222的正整数；
(8)对边缘扩散函数F1使用离散差分函数进行离散点差分得到线扩散函数L1，对边缘扩散函数F2使用离散差分函数进行离散点差分得到线扩散函数L2；
(9)对当前曝光时间下P帧图像中的每一帧图像按照步骤(3)～步骤(8)的方法进行处理，得到每一帧图像的L1、L2，然后计算每一帧图像的L1、L2的方差，并分别记为σp1、σp2，最终得到P帧图像线扩散函数方差序列σp1和σp2，对σp1和σp2作直方图分布统计，得到直方图序列，并将该直方图序列拟合得到高斯分布函数N(uh1,σp1)、N(uh2,σp2)，进而得到面阵CCD相机(17)的亚像元点扩散函数N(0，0，uh1,uh2)；
(10)利用步骤(9)中得到的面阵相机(17)的亚像元点扩散函数对面阵CCD相机(17)的成像数据进行亚像元重建，得到提高空间分辨率的成像数据。
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