CN106791405B - 一种获取亚像素位移序列图像的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种获取亚像素位移序列图像的方法及系统，该方法通过确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度和积分级数M，进而确定面阵CMOS传感器沿轨方向的开窗尺寸s；获取目标区域的亚像素位移序列图像和确定亚像素位移序列图像的横纵向位移与理论值的差异值，并判断差异值是否小于设定的误差门限阈值；若是，则确定获取的亚像素位移序列图像可用于超分辨重构，实现在时间延迟积分电荷耦合器件推扫成像中，产生用于超分辨重构的具有不同亚像素位移的序列图像，进而利用具有不同亚像素位移的序列图像通过超分辨重构算法达到在原有载荷量级基础上提升图像分辨率的目的。

Description

一种获取亚像素位移序列图像的方法及系统

技术领域

本发明涉及数字域TDI成像技术领域，特别是涉及一种获取亚像素位移序列图像的方法及系统。

背景技术

在航天遥感成像领域，高分辨率指标和载荷轻量化指标是一对矛盾的指标，即提高分辨率则成像系统焦距、质量等一系列载荷轻量化指标就会增大，因此急需提供一种解决方案，在原有载荷量级基础上提升图像分辨率。

目前，在现有技术中，常采用超分辨重构技术手段，实现在原有载荷量级基础上提升图像分辨率；其中，超分辨重构过程主要利用具有一定空间亚像素位移的序列图像通过重构算法达到提升分辨率的目的，但是在时间延迟积分电荷耦合器件推扫成像中，无法产生用于超分辨重构的具有不同亚像素位移的序列图像，进而无法采用超分辨重构技术手段，来实现在原有载荷量级基础上提升图像分辨率。

发明内容

本发明的目的是提供一种获取亚像素位移序列图像的方法及系统，能够实现在时间延迟积分电荷耦合器件推扫成像中，产生用于超分辨重构的具有不同亚像素位移的序列图像，进而利用具有不同亚像素位移的序列图像通过超分辨重构算法达到提升分辨率的目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种获取亚像素位移序列图像的方法，包括：

确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度θ和积分级数M；

根据所述积分级数M和所述面阵CMOS传感器倾斜角度θ，确定面阵CMOS传感器沿轨方向的开窗尺寸s；

根据所述开窗尺寸s，获取目标区域的亚像素位移序列图像；所述亚像素位移序列图像具有不同的亚像素位移；

根据所述亚像素位移序列图像，获取亚像素位移序列图像的横向位移x和纵向位移y；

计算所述横向位移x与横向位移理论值x₀的差异值Δs_x；

计算所述纵向位移y与纵向位移理论值y₀的差异值Δs_y；

判断所述差异值Δs_x、Δs_y是否均小于设定的误差门限阈值δ；

若是，则确定获取的所述亚像素位移序列图像可用于超分辨重构；

若否，则重新确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度θ。

可选的，所述确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度θ和积分级数M，具体包括：

根据实际超分辨需求，确定需要生成的具有亚像素位移序列图像的图像数量k和倾斜模态成像过程中所需的积分级数M；

根据所述图像数量k，确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度θ。

可选的，所述获取目标区域的亚像素位移序列图像，具体包括：

根据所述开窗尺寸s，对目标区域进行数字域斜模态时间延迟积分成像，获取目标区域的亚像素位移序列图像；所述亚像素位移序列图像为

其中，式(1)中A(i,j)代表目标观测区域像素测量值，int()表示上取整，P代表传感器输出像素值，P中的i，j，t依次为面阵CMOS传感器窗口的行、列、成像时刻；数字域斜模态时间延迟积分过程中，将k组图像数量生成总曝光时间视为一个周期，式(1)中的时间项表示以周期为单位的成像时刻。

可选的，所述计算所述横向位移x与横向位移理论值x₀中的差异值Δs_x，具体包括：

获取面阵CMOS传感器的像元尺寸a；

根据倾斜角度θ，获取倾斜模式下的采样步长d_s；

根据所述像元尺寸a、所述采样步长d_s与所述横向位移理论值x₀的关系，计算横向位移理论值x₀；其中，所述横向位移理论值x₀为：x₀＝a·d_s ²/d²＝a/(1+1/tan²θ)(2)，其中，d为正常时间延迟积分电荷耦合器件推扫成像下采样步长，且通常正常的采样步长d和传感器的像元尺寸a相同；

计算所述横向位移x与横向位移理论值x₀的差异值Δs_x。

可选的，所述计算所述纵向位移y与纵向位移理论值y₀中的的差异值Δs_y，具体包括：

根据所述像元尺寸a、所述采样步长d_s与所述纵向位移理论值y₀的关系，计算纵向位移理论值y₀；其中，所述纵向位移理论值y₀为：y₀＝a·d_s ²/d²·tanθ＝a·tanθ/(1+tan²θ)(3)；其中，d为正常时间延迟积分电荷耦合器件推扫成像下采样步长，且通常正常的采样步长d和传感器的像元尺寸a相同；

计算所述纵向位移y与纵向位移理论值y₀的差异值Δs_y。

本发明还提供了一种获取亚像素位移序列图像的系统，其特征在于，所述系统包括：

面阵CMOS传感器倾斜角度θ和积分级数M确定模块，用于确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度θ和积分级数M；

开窗尺寸s确定模块，用于根据所述积分级数M和所述面阵CMOS传感器倾斜角度θ，确定面阵CMOS传感器沿轨方向的开窗尺寸s；

亚像素位移序列图像获取模块，用于根据所述开窗尺寸s，获取目标区域的亚像素位移序列图像；所述亚像素位移序列图像具有不同的亚像素位移；

横向位移x和纵向位移y获取模块，根据所述目标区域的亚像素位移序列图像，获取亚像素位移序列图像的横向位移x和纵向位移y；

差异值Δs_x计算模块，用于计算所述横向位移x与横向位移理论值x₀的差异值Δs_x；

差异值Δs_y计算模块，用于计算所述纵向位移y与纵向位移理论值y₀的差异值Δs_y；

判断模块，用于判断所述差异值Δs_x、Δs_y是否均小于设定的误差门限阈值δ；

第一结果输出模块，用于确定获取的所述亚像素位移序列图像可用于超分辨重构；

第二结果输出模块，用于重新确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度θ。

可选的，所述面阵CMOS传感器倾斜角度θ和积分级数M确定模块，具体包括：

图像数量k和积分级数M确定单元，用于根据实际超分辨需求，确定需要生成的具有亚像素位移序列图像的图像数量k和倾斜模态成像过程中所需的积分级数M；

面阵CMOS传感器倾斜角度θ确定单元，用于根据所述图像数量k，确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度θ。

可选的，所述亚像素位移序列图像获取模块，具体包括：

亚像素位移序列图像获取单元，用于根据所述开窗尺寸s，对目标区域进行数字域斜模态时间延迟积分成像，获取目标区域的亚像素序列图像；所述亚像素位移序列图像为

其中，式(1)中A(i,j)代表目标观测区域像素测量值，int()表示上取整，P代表传感器输出像素值，P中的i，j，t依次为面阵CMOS传感器窗口的行、列、成像时刻；数字域斜模态时间延迟积分过程中，将k组图像数量生成总曝光时间视为一个周期，式(1)中的时间项表示以周期为单位的成像时刻。

可选的，所述差异值Δs_x计算模块，具体包括：

像元尺寸a获取单元，用于获取面阵CMOS传感器的像元尺寸a；

采样步长d_s获取单元，用于根据倾斜角度θ，获取倾斜模式下的采样步长d_s；

横向位移理论值x₀计算单元，用于根据所述像元尺寸a、所述采样步长d_s与所述横向位移理论值x₀的关系，计算横向位移理论值x₀；其中，所述横向位移理论值x₀为：x₀＝a·d_s ²/d²＝a/(1+1/tan²θ)(2)，其中，d为正常时间延迟积分电荷耦合器件推扫成像下采样步长，且通常正常的采样步长d和传感器的像元尺寸a相同；

差异值Δs_x计算单元，用于计算所述横向位移x与横向位移理论值x₀的差异值Δs_x。

可选的，所述差异值Δs_y计算模块，具体包括：

纵向位移理论值y₀计算单元，用于根据所述像元尺寸a、所述采样步长d_s与所述纵向位移理论值y₀的关系，计算纵向位移理论值y₀；其中，所述纵向位移理论值y₀为：y₀＝a·d_s ²/d²·tanθ＝a·tanθ/(1+tan²θ)(3)；其中，d为正常时间延迟积分电荷耦合器件推扫成像下采样步长，且通常正常的采样步长d和传感器的像元尺寸a相同；

差异值Δs_y计算单元，用于计算所述纵向位移y与纵向位移理论值y₀的差异值Δs_y。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种获取亚像素位移序列图像的方法及系统，通过确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度θ和积分级数M，进而确定面阵CMOS传感器沿轨方向的开窗尺寸s；并根据所述开窗尺寸s，获取目标区域的亚像素位移序列图像和确定所述亚像素位移序列图像的横向位移x与横向位移理论值x₀中的的差异值Δs_x、所述亚像素位移序列图像的纵向位移y与纵向位移理论值y₀中的差异值Δs_y；并判断所述差异值Δs_x、Δs_y是否均小于设定的误差门限阈值δ；若否，则重新确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度θ，直至所述差异值Δs小于设定的误差门限阈值δ；若是，则确定获取的亚像素序列图像可用于超分辨重构，实现在时间延迟积分电荷耦合器件推扫成像中，产生用于超分辨重构的具有不同亚像素位移的序列图像，进而利用具有不同亚像素位移的序列图像通过超分辨重构算法达到在原有载荷量级基础上提升图像分辨率的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中获取亚像素位移序列图像的方法流程图；

图2为本发明实施例中数字域TDI斜模态采样模式图；

图3为本发明实施例中45度斜模式采样过程示意图；

图4为本发明实施例中获取亚像素位移序列图像的系统结构图；

图5为本发明实施例中获取亚像素位移序列图像的系统结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种解密方法及系统，该方法和系统能够实现在时间延迟积分电荷耦合器件推扫成像中，产生用于超分辨重构的具有不同亚像素位移的序列图像，进而利用具有不同亚像素位移的序列图像通过超分辨重构算法达到在原有载荷量级基础上提升图像分辨率的目的。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

图1为本发明实施例中获取亚像素位移序列图像的方法流程图，如图1所示，本发明提供的获取亚像素位移序列图像的方法，包括以下步骤：

步骤101：确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度θ和积分级数M；

其中，所述确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度θ和积分级数M，具体包括：

根据实际超分辨需求，确定需要生成的具有亚像素位移序列图像的图像数量k和倾斜模态成像过程中所需的积分级数M；

根据所述图像数量k，确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度θ；所述倾斜角度θ与图像数量k的关系表示为：k＝1+(1/tanθ)²(4)。

步骤102：根据所述积分级数M和所述面阵CMOS传感器倾斜角度θ，确定面阵CMOS传感器沿轨方向的开窗尺寸s；所述开窗尺寸s为s＝M/tanθ(5)。

步骤103：根据所述开窗尺寸s，获取目标区域的亚像素位移序列图像；所述亚像素位移序列图像具有不同的亚像素位移；

其中，获取目标区域的亚像素位移序列图像，具体包括：

根据所述开窗尺寸s，对目标区域进行数字域斜模态时间延迟积分成像，获取目标区域的亚像素位移序列图像；所述亚像素位移序列图像为

其中，式(1)中A(i,j)代表目标观测区域像素测量值，int()表示上取整，P代表传感器输出像素值，P中的i，j，t依次为面阵CMOS传感器窗口的行、列、成像时刻；数字域斜模态时间延迟积分过程中，将k组图像数量生成总曝光时间视为一个周期，式(1)中的时间项表示以周期为单位的成像时刻。

步骤104：根据所述亚像素位移序列图像，获取亚像素位移序列图像的横向位移x和纵向位移y；

步骤105：计算所述横向位移x与横向位移理论值x₀的差异值Δs_x；

其中，计算所述横向位移x与横向位移理论值x₀的差异值Δs_x，具体包括：

获取面阵CMOS传感器的像元尺寸a；

根据倾斜角度θ，获取倾斜模式下的采样步长d_s；所述采样步长d_s为由于采样步长变化为相对传统采样频率提高倍，以1+(1/tanθ)²次为一个周期，则所得到的图像序列在卫星飞行方向及其垂直方向的采样密度提升为传统采样密度的倍；

根据所述像元尺寸a、所述采样步长d_s与所述横向位移理论值x₀的关系，计算横向位移理论值x₀；所述横向位移理论值x₀为：x₀＝a·d_s ²/d²＝a/(1+1/tan²θ)(2)，其中，通常正常采样步长与传感器尺寸相同，d为正常时间延迟积分电荷耦合器件推扫成像下采样步长，且通常正常的采样步长d和传感器的像元尺寸a相同；

利用图像法，计算所述横向位移x与横向位移理论值x₀的差异值Δs_x。

步骤106：计算所述纵向位移y与纵向位移理论值y₀的差异值Δs_y；

其中，计算所述纵向位移y与纵向位移理论值y₀的差异值Δs_y，具体包括：根据所述像元尺寸a、所述采样步长d_s与所述纵向位移理论值y₀的关系，计算纵向位移理论值y₀；所述纵向位移理论值y₀为：y₀＝a·d_s ²/d²·tanθ＝a·tanθ/(1+tan²θ)(3)；其中，d为正常时间延迟积分电荷耦合器件推扫成像下采样步长，且通常正常的采样步长d和传感器的像元尺寸a相同；

利用图像法，计算所述纵向位移y与纵向位移理论值y₀的差异值Δs_y。

步骤107：判断所述差异值Δs_x、Δs_y是否均小于设定的误差门限阈值δ；其中，根据实际需求确定误差门限阈值δ。

步骤108：若是，则确定获取的所述亚像素位移序列图像可用于超分辨重构。

否则，重新确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度θ。

本实施例是基于数字域TDI斜模态时间延迟积分方法下，根据实际需求生成具有不同亚像素位移的序列图像，提高了在卫星方位向及距离向的采样密度，与传统的时间延迟积分电荷耦合器件相比，包含了更多的图像信息。由于每个像元之间均存在的相对运动关系精确已知，为基于序列图像的超分辨率方法实现分辨率提升，提供了高精度配准的序列影像，且基于该数字域TDI斜模态时间延迟积分方法下，可采用多种方法实现分辨率的提升。

本实施例可实现同一目标区域的相同采样成像，利用信号相关性的特点，对周期信号进行配准积分，实现数字域TDI成像，进而提高图像信噪比。

实施例二

本实施例根据具体的超分辨需求，生成用于超分辨率重构的具有不同亚像素位移的序列图像，进而实现图像分辨率提升的方法。其中，超分辨需求为传感器对目标区域所成图像分辨率为1m，将图像分辨率提升至0.5m。

本实施例提供的一种获取亚像素位移序列图像的方法，可实现上述的超分辨需求；所述方法包括以下步骤：

第一步：根据超分辨需求，需要有两幅横纵具备0.5个像素差异的1m分辨率图像，即确定图像数量k＝2；

第二步：根据确定的图像数量k＝2，确定斜模态成像过程中面阵CMOS传感器的倾斜角度θ；如图2所示，倾斜角度θ与图像数量k的关系表示为：k＝1+(1/tanθ)²(4)，此时可得倾斜角度θ＝45°；

第三步：根据确定的倾斜角度θ＝45°，获取倾斜模式下的采样步长d_s，假设正常推扫模式下采样步长为d，且正常采样模式下采样步长d等于传感器像元尺寸a，倾斜后采样步长为d_s为

第四步：假设面阵CMOS传感器采用四级积分，即积分级数M＝4；

第五步：根据所述积分级数M和所述倾斜角度θ，确定面阵CMOS传感器沿轨方向的开窗尺寸s；所述开窗尺寸s为s＝M/tanθ＝4(7)；

第六步：根据所述开窗尺寸s，对目标区域进行数字域斜模态时间延迟积分成像，如图3所示，两组图像分别由图3中的实线图像区域(1，3，5，7)与虚线图像区域(2，4，6，8)，都是按照数字域斜模态时间延迟积分规律进行生成，且每组图像的积分方法均相同；以实线图像区域中某位置s41为例，进行该组时间延迟积分过程的说明，如图4所示，s41点成像输出值为s(4,1):S(4,1)＝P(4,1,t(1))+P(3,2,t(2))+P(2,3,t(3))+P(1,4,t(4))(8)；

第七步：利用数字域斜模态时间延迟积分方法所成的具有亚像素位移的k幅图像及确定的采样步长d_s，确定图像间的横向位移理论值x₀与纵向位移理论值y₀：x₀＝a·d_s ²/d²＝a/(1+1/tan²θ)＝0.5a (9)；

y₀＝a·d_s ²/d²·tanθ＝a·tanθ/(1+tan²θ)＝0.5a (10)；

第八步：利用图像法，分别计算实际生成的序列图像亚像素横向位移与横向位移理论值x₀之间的差异Δs_x、计算实际生成的序列图像亚像素纵向位移与纵向位移y₀理论值之间的差异Δs_y；

第九步：假设计算结果为Δs_x＝0.01a、Δs_y＝0.02a，误差门限阈值为δ＝0.02a，此时Δs_x≤δ且Δs_y≤δ，则完成数字域斜模态时间延迟积分过程，确定获取的所述亚像素位移序列图像可用于超分辨重构；若假定误差门限阈值为δ＝0.01a，此时无法满足Δs_x≤δ且Δs_y≤δ，需对面阵CMOS图像传感器倾斜角度值进行更精确修正，返回第二步。

本实施例通过利用上述步骤，获取的具有亚像素位移的2幅图像进行超分辨重构可得到高分辨率图像。

实施例三

为达到上述目的，本发明还提供了一种获取亚像素位移序列图像的系统。

图5为本发明实施例中获取亚像素位移序列图像的系统结构图，如图5所示，所述系统包括：面阵CMOS传感器倾斜角度θ和积分级数M确定模块501、开窗尺寸s确定模块502、亚像素位移序列图像获取模块503、横向位移x和纵向位移y获取模块504、差异值Δs_x计算模块505、差异值Δs_y计算模块506、判断模块507、第一结果输出模块508以及第二结果输出模块509；

面阵CMOS传感器倾斜角度θ和积分级数M确定模501，用于确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度θ和积分级数M；

其中，所述面阵CMOS传感器倾斜角度θ和积分级数M确定模块501，具体包括：

图像数量k和积分级数M确定单元，用于根据实际超分辨需求，确定需要生成的具有亚像素位移序列图像的图像数量k和倾斜模态成像过程中所需的积分级数M；

面阵CMOS传感器倾斜角度θ确定单元，用于根据所述图像数量k，确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度θ。

开窗尺寸s确定模块502，用于根据所述积分级数M和所述面阵CMOS传感器倾斜角度θ，确定面阵CMOS传感器沿轨方向的开窗尺寸s。

亚像素位移序列图像获取模块503，用于根据所述开窗尺寸s，获取目标区域的亚像素位移序列图像；所述亚像素位移序列图像具有不同的亚像素；

其中，所述亚像素位移序列图像获取模块503，具体包括：

亚像素位移序列图像获取单元，用于根据所述开窗尺寸s，对目标区域进行数字域斜模态时间延迟积分成像，获取目标区域的亚像素序列图像：所述亚像素序列图像为

其中，式(1)中A(i,j)代表目标观测区域像素测量值，int()表示上取整，P代表传感器输出像素值，P中的i，j，t依次为面阵CMOS传感器窗口的行、列、成像时刻；数字域斜模态时间延迟积分过程中，将k组图像数量生成总曝光时间视为一个周期，式(1)中的时间项表示以周期为单位的成像时刻。

横向位移x和纵向位移y获取模块504，根据所述目标区域的亚像素位移序列图像，获取亚像素位移序列图像的横向位移x和纵向位移y。

差异值Δs_x计算模块505，用于计算所述横向位移x与横向位移理论值x₀的差异值Δs_x；

其中，所述差异值Δs_x计算模块505，具体包括：

像元尺寸a获取单元，用于获取面阵CMOS传感器的像元尺寸a；

采样步长d_s获取单元，用于根据倾斜角度θ，获取倾斜模式下的采样步长d_s；

横向位移理论值x₀计算单元，用于根据所述像元尺寸a、所述采样步长d_s与所述横向位移理论值x₀的关系，计算横向位移理论值x₀；其中，所述横向位移理论值x₀为：x₀＝a·d_s ²/d²＝a/(1+1/tan²θ)(2)，其中，d为正常时间延迟积分电荷耦合器件推扫成像下采样步长；

差异值Δs_x计算单元，用于计算所述横向位移x与横向位移理论值x₀的差异值Δs_x。

差异值Δs_y计算模块506，用于利用图像法，计算所述纵向位移y与纵向位移理论值y₀的差异值Δs_y；其中，所述差异值Δs_y计算模块，具体包括：

纵向位移理论值y₀计算单元，用于根据所述像元尺寸a、所述采样步长d_s与所述纵向位移理论值y₀的关系，计算纵向位移理论值y₀；其中，所述纵向位移理论值y₀为：y₀＝a·d_s ²/d²·tanθ＝a·tanθ/(1+tan²θ)(3)；其中，d为正常时间延迟积分电荷耦合器件推扫成像下采样步长；

差异值Δs_y计算单元，用于利用图像法，计算所述纵向位移y与纵向位移理论值y₀的差异值Δs_y。

判断模块507，用于判断所述差异值Δs_x、Δs_y是否均小于设定的误差门限阈值δ。

第一结果输出模块508，用于确定获取的所述亚像素位移序列图像可用于超分辨重构。

第二结果输出模块509，用于重新确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度θ。

本实施例通过面阵CMOS传感器倾斜角度θ和积分级数M确定模块501、开窗尺寸s确定模块502、亚像素位移序列图像获取模块503、横向位移x和纵向位移y获取模块504、差异值Δs_x计算模块505、差异值Δs_y计算模块506、判断模块507、第一结果输出模块508以及第二结果输出模块509，实现在时间延迟积分电荷耦合器件推扫成像中，产生用于超分辨重构的具有不同亚像素位移的序列图像，进而利用具有不同亚像素位移的序列图像通过超分辨重构算法达到在原有载荷量级基础上提升图像分辨率的目的。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种获取亚像素位移序列图像的方法，其特征在于，所述方法包括：

确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度θ和积分级数M；

根据所述积分级数M和所述面阵CMOS传感器倾斜角度θ，确定面阵CMOS传感器沿轨方向的开窗尺寸s；

根据所述开窗尺寸s，获取目标区域的亚像素位移序列图像；所述亚像素位移序列图像具有不同的亚像素位移；

根据所述亚像素位移序列图像，获取亚像素位移序列图像的横向位移x和纵向位移y；

计算所述横向位移x与横向位移理论值x₀的差异值Δs_x；

计算所述纵向位移y与纵向位移理论值y₀的差异值Δs_y；

判断所述差异值Δs_x、Δs_y是否均小于设定的误差门限阈值δ；

若是，则确定获取的所述亚像素位移序列图像可用于超分辨重构；

若否，则重新确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度θ。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度θ和积分级数M，具体包括：

根据实际超分辨需求，确定需要生成的具有亚像素位移序列图像的图像数量k和倾斜模态成像过程中所需的积分级数M；

根据所述图像数量k，确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度θ。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取目标区域的亚像素位移序列图像，具体包括：

根据所述开窗尺寸s，对目标区域进行数字域斜模态时间延迟积分成像，获取目标区域的亚像素位移序列图像；所述亚像素位移序列图像为

其中，式(1)中A(i,j)代表目标观测区域像素测量值，int()表示上取整，P代表传感器输出像素值，P中的i，j，t依次为面阵CMOS传感器窗口的行、列、成像时刻；数字域斜模态时间延迟积分过程中，将k组图像数量生成总曝光时间视为一个周期，式(1)中的时间项表示以周期为单位的成像时刻。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述横向位移x与横向位移理论值x₀中的差异值Δs_x，具体包括：

获取面阵CMOS传感器的像元尺寸a；

根据倾斜角度θ，获取倾斜模式下的采样步长d_s；

根据所述像元尺寸a、所述采样步长d_s与所述横向位移理论值x₀的关系，计算横向位移理论值x₀；其中，所述横向位移理论值x₀为：x₀＝a·d_s ²/d²＝a/(1+1/tan²θ) (2)，其中，d为正常时间延迟积分电荷耦合器件推扫成像下采样步长，且通常正常的采样步长d和传感器的像元尺寸a相同；

计算所述横向位移x与横向位移理论值x₀的差异值Δs_x。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算所述纵向位移y与纵向位移理论值y₀中的的差异值Δs_y，具体包括：

根据所述像元尺寸a、所述采样步长d_s与所述纵向位移理论值y₀的关系，计算纵向位移理论值y₀；其中，所述纵向位移理论值y₀为：y₀＝a·d_s ²/d²·tanθ＝a·tanθ/(1+tan²θ)(3)；其中，d为正常时间延迟积分电荷耦合器件推扫成像下采样步长，且通常正常的采样步长d和传感器的像元尺寸a相同；

计算所述纵向位移y与纵向位移理论值y₀的差异值Δs_y。

6.一种获取亚像素位移序列图像的系统，其特征在于，所述系统包括：

面阵CMOS传感器倾斜角度θ和积分级数M确定模块，用于确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度θ和积分级数M；

开窗尺寸s确定模块，用于根据所述积分级数M和所述面阵CMOS传感器倾斜角度θ，确定面阵CMOS传感器沿轨方向的开窗尺寸s；

亚像素位移序列图像获取模块，用于根据所述开窗尺寸s，获取目标区域的亚像素位移序列图像；所述亚像素位移序列图像具有不同的亚像素位移；

横向位移x和纵向位移y获取模块，根据所述目标区域的亚像素位移序列图像，获取亚像素位移序列图像的横向位移x和纵向位移y；

差异值Δs_x计算模块，用于计算所述横向位移x与横向位移理论值x₀的差异值Δs_x；

差异值Δs_y计算模块，用于计算所述纵向位移y与纵向位移理论值y₀的差异值Δs_y；

判断模块，用于判断所述差异值Δs_x、Δs_y是否均小于设定的误差门限阈值δ；

第一结果输出模块，用于确定获取的所述亚像素位移序列图像可用于超分辨重构；

第二结果输出模块，用于重新确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度θ。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述面阵CMOS传感器倾斜角度θ和积分级数M确定模块，具体包括：

图像数量k和积分级数M确定单元，用于根据实际超分辨需求，确定需要生成的具有亚像素位移序列图像的图像数量k和倾斜模态成像过程中所需的积分级数M；

面阵CMOS传感器倾斜角度θ确定单元，用于根据所述图像数量k，确定倾斜模态成像过程中面阵CMOS传感器倾斜角度θ。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述亚像素位移序列图像获取模块，具体包括：

亚像素位移序列图像获取单元，用于根据所述开窗尺寸s，对目标区域进行数字域斜模态时间延迟积分成像，获取目标区域的亚像素序列图像；所述亚像素位移序列图像为

其中，式(1)中A(i,j)代表目标观测区域像素测量值，int()表示上取整，P代表传感器输出像素值，P中的i，j，t依次为面阵CMOS传感器窗口的行、列、成像时刻；数字域斜模态时间延迟积分过程中，将k组图像数量生成总曝光时间视为一个周期，式(1)中的时间项表示以周期为单位的成像时刻。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述差异值Δs_x计算模块，具体包括：

像元尺寸a获取单元，用于获取面阵CMOS传感器的像元尺寸a；

采样步长d_s获取单元，用于根据倾斜角度θ，获取倾斜模式下的采样步长d_s；

横向位移理论值x₀计算单元，用于根据所述像元尺寸a、所述采样步长d_s与所述横向位移理论值x₀的关系，计算横向位移理论值x₀；其中，所述横向位移理论值x₀为：x₀＝a·d_s ²/d²＝a/(1+1/tan²θ) (2)，其中，d为正常时间延迟积分电荷耦合器件推扫成像下采样步长，且通常正常的采样步长d和传感器的像元尺寸a相同；

差异值Δs_x计算单元，用于计算所述横向位移x与横向位移理论值x₀的差异值Δs_x。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述差异值Δs_y计算模块，具体包括：

纵向位移理论值y₀计算单元，用于根据所述像元尺寸a、所述采样步长d_s与所述纵向位移理论值y₀的关系，计算纵向位移理论值y₀；其中，所述纵向位移理论值y⁰为：y₀＝a·d_s ²/d²·tanθ＝a·tanθ/(1+tan²θ) (3)；其中，d为正常时间延迟积分电荷耦合器件推扫成像下采样步长，且通常正常的采样步长d和传感器的像元尺寸a相同；

差异值Δs_y计算单元，用于计算所述纵向位移y与纵向位移理论值y₀的差异值Δs_y。