CN113592969A - 一种适用于图像重建的透射式微扫描光学成像系统 - Google Patents

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Abstract

一种适用于图像重建的透射式微扫描光学成像系统，属于光电成像领域，本发明的一种适用于图像重建的透射式微扫描光学成像系统，安装于光电对抗系统内部，包括动态两维位移平台控制器和沿主光轴传播方向依次设置的主光学镜组、成像镜组、偏心透镜动态两维位移平台、主系统CCD；主光学镜组、成像镜组、偏心透镜动态两维位移平台均与主光轴垂直设置；偏心透镜动态两维位移平台与动态两维位移平台控制器相连。本发明通过透射式微扫描生成实时的多帧图像，作为图像重建处理的多帧图像，融合后生成一帧高分辨率图像，从而克服了高速运动目标以及光电对抗系统跟踪误差带来的影响，实现图像重建的最佳效果。

Description

一种适用于图像重建的透射式微扫描光学成像系统
技术领域
本发明属于光电成像技术领域，具体涉及一种适用于图像重建的透射式微扫描光学成像系统。
背景技术
随着科技的进步和时代的发展，光电对抗设备及装备得了飞跃式的发展，同时这些光电对抗设备及装备都必须具备图像识别、跟踪及处理能力。现有的光学成像系统受设计及制造技术的限制，使得光电对抗设备及装备在对目标的识别、跟踪及处理能力等方面受到了限制，很难进一步跟随光电技术的发展步伐。
图像重建技术已经得到了广泛的应用，可以进一步提高目标的识别、跟踪及处理能力。现有的图像重建技术，都是对现有光学成像系统得到的后期图像进行图像重建处理，光学成像系统的设计并没有考虑图像重建技术的输入需求。
现有的图像重建技术使用时间上前后多帧低分辨率图像序列生成一帧高分辨率图像，这种方法存在的问题是时间上前后多帧低分辨率序列存在时间上的滞后和空间上的位移，在图像重建的输入源上就存在误差，也导致现有图像重建技术的研究进入瓶颈，性能很难进一步提高。另外，在光电对抗系统中，图像中的目标是高速运动的目标而非静止目标，而且光电对抗系统的跟踪存在滞后和跟踪误差，在这种情况下，使用前后多帧图像进行图像重建，误差大，复原效果不好，很难得到理论算法效果。
发明内容
为了克服现有应用于光电对抗系统中的图像重建技术存在的缺点，本发明提供一种适用于图像重建的透射式微扫描光学成像系统。
本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的一种适用于图像重建的透射式微扫描光学成像系统，安装于光电对抗系统内部，包括动态两维位移平台控制器和沿主光轴传播方向依次设置的主光学镜组、成像镜组、偏心透镜动态两维位移平台、主系统CCD；所述主光学镜组、成像镜组、偏心透镜动态两维位移平台均与主光轴垂直设置；所述偏心透镜动态两维位移平台与动态两维位移平台控制器相连。
进一步的，所述主光学镜组由次镜和主镜组成；所述主镜将入射光反射到次镜上，所述次镜再将其反射到成像镜组上。
进一步的，所述在主镜和次镜表面均镀有反射膜。
进一步的，所述次镜和主镜均采用非球面面型；次镜厚度为25mm，曲率半径-175mm，非球面系数-1；主镜厚度为25mm，曲率半径-850mm，非球面系数-1；主镜和次镜间距355mm；主光学镜组的口径为285mm，焦距为2910mm。
进一步的，所述成像镜组由正透镜和负透镜组成，所述正透镜和负透镜接收来自主光学镜组的反射光并对其进行调整后出射，出射光经偏心透镜动态两维位移平台的作用后投射到主系统CCD上，形成多帧图像。
进一步的，所述正透镜和负透镜表面均镀有增透膜。
进一步的，所述正透镜的中心厚度为25mm，曲率半径为317.53mm和-308.21mm；所述负透镜的中心厚度为9.8mm，曲率半径为135.21mm和147.35mm。
进一步的，所述偏心透镜动态两维位移平台由动态两维位移平台和偏心透镜组成，偏心透镜安装在动态两维位移平台上，偏心透镜与主光轴垂直设置；通过动态两维位移平台控制器控制和调节动态两维位移平台的位移幅度和速度，从而实现对偏心透镜的调节，实现透射式微扫描光学成像。
进一步的，所述偏心透镜表面镀有增透膜。
进一步的，所述偏心透镜表面镀有增透膜。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明具备以下优点：
1、本发明通过透射式微扫描生成实时的多帧图像，作为图像重建处理的多帧图像，融合后生成一帧高分辨率图像，从而克服了高速运动目标以及光电对抗系统跟踪误差带来的影响。
2、本发明能够获得多帧低分辨率图像序列，它们在时间上不存在滞后、空间上不存在位移，消除了图像重建的输入源误差。
3、本发明改变了图像处理只能被动的接收光学成像系统图像的方式，在光学成像系统设计初期就针对后期使用的图像处理方法增加一部分相应的光学系统，能够大大提高图像重建的效果。
4、本发明可以针对高速运动目标获得图像重建所需的实时多帧图像，同时能够克服光电对抗系统的跟踪滞后和跟踪误差的问题，进而实现图像重建的最佳效果。
5、本发明的一种适用于图像重建的透射式微扫描光学成像系统，同时还具有可靠实用、体积小巧、重量轻、装调简单的优点。
附图说明
图1为本发明的一种适用于图像重建的透射式微扫描光学成像系统的结构示意图。
图2为主光学镜组的结构示意图。
图3为成像镜组的结构示意图。
图4为偏心透镜动态两维位移平台的结构示意图。
图中：1、主光学镜组，1-1、次镜，1-2、主镜，2、成像镜组，2-1、正透镜，2-2、负透镜，3、偏心透镜动态两维位移平台，3-1、动态两维位移平台，3-2、偏心透镜，4、动态两维位移平台控制器，5、主系统CCD。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明的一种适用于图像重建的透射式微扫描光学成像系统，安装于光电对抗系统内部，由主光学镜组1、成像镜组2、偏心透镜动态两维位移平台3、动态两维位移平台控制器4和主系统CCD5组成。具体的是：在透射式微扫描光学成像系统的主光轴传播方向上从左至右依次设置有主光学镜组1、成像镜组2、偏心透镜动态两维位移平台3、主系统CCD5。
主光学镜组1和光电对抗系统机械连接，且与主光轴90度放置，即主光学镜组1与主光轴垂直设置。
主光学镜组1接收入射光并对其进行整理。
如图2所示，主光学镜组1由次镜1-1和主镜1-2组成，次镜1-1和主镜1-2均采用非球面面型。次镜1-1厚度为25mm，曲率半径-175mm，非球面系数-1。主镜1-2厚度为25mm，曲率半径-850mm，非球面系数-1。主镜1-2和次镜1-1间距355mm。主光学镜组1的口径为285mm，焦距为2910mm。
本实施方式中，在主镜1-2和次镜1-1的表面均采用光学镀膜措施镀有反射膜，对入射光反射。
主镜1-2先将入射光反射到次镜1-1上，次镜1-1再将其反射到主光路中，最后反射到成像镜组2上。
成像镜组2和光电对抗系统机械连接，且与主光轴90度放置，即成像镜组2与主光轴垂直设置。
成像镜组2接收主光学镜组1的出射光并投射到偏心透镜动态两维位移平台3的的偏心透镜3-2上。
如图3所示，成像镜组2由正透镜2-1和负透镜2-2组成。正透镜2-1的中心厚度为25mm，曲率半径为317.53mm和-308.21mm；负透镜2-2的中心厚度为9.8mm，曲率半径为135.21mm和147.35mm。
本实施方式中，正透镜2-1和负透镜2-2的表面均采用光学镀膜措施镀有增透膜，对入射光透射。
偏心透镜动态两维位移平台3和光电对抗系统机械连接，且与主光轴90度放置，即偏心透镜动态两维位移平台3与主光轴垂直设置。
偏心透镜动态两维位移平台3用于实现同一目标、同一时刻、同一角度的亚像素级生成多帧实时图像，为后期多帧图像融合、图像重建提供基础，进而实现图像重建的最佳效果。
动态两维位移平台3-1用于实现亚像素级微扫描成像。
偏心透镜3-2用于实现亚像素级主光轴偏转。
偏心透镜动态两维位移平台3由动态两维位移平台3-1和偏心透镜3-2组成。偏心透镜3-2安装在动态两维位移平台3-1上，偏心透镜3-2与主光轴90度放置，即偏心透镜3-2与主光轴垂直设置。
偏心透镜动态两维位移平台3和动态两维位移平台控制器4通过电缆连接。通过动态两维位移平台控制器4控制偏心透镜动态两维位移平台3。具体的是：动态两维位移平台3-1和动态两维位移平台控制器4通过电缆连接，通过动态两维位移平台控制器4控制动态两维位移平台3-1从而实现对偏心透镜3-2的控制作用。
本实施方式中，动态两维位移平台3-1具体采用TI公司的FSM-55。
本实施方式中，偏心透镜3-2的表面采用光学镀膜措施镀有增透膜，对入射光透射。
本实施方式中，偏心透镜3-2的表面采用光学镀膜措施镀有增透膜，具有增透作用。
本实施方式中，动态两维位移平台控制器4采用DSP数字控制电路。
主系统CCD5和光电对抗系统机械连接，且与主光轴90度放置，即主系统CCD5与主光轴垂直设置。
本实施方式中，主系统CCD5采用通用型CCD，适用于光电对抗系统。
如图1所示，本发明的一种适用于图像重建的透射式微扫描光学成像系统，入射光经主光学镜组1反射进入到透射式微扫描光学成像系统主光路，再经过成像镜组2对光路进行调整后出射，出射光经偏心透镜动态两维位移平台3中的偏心透镜3-2透射后投射到主系统CCD5上，形成多帧图像，从而实现透射式微扫描光学成像。
在成像过程中，通过动态两维位移平台控制器4控制和调节偏心透镜动态两维位移平台3中的动态两维位移平台3-1的位移幅度和速度。在同一个时刻、同一个角度针对同一个目标进行成像时，可以通过动态两维位移平台3-1的位移运动，在主系统CCD5上进行多次成像，从而生成多帧图像，利用该多帧图像进行图像融合和图像重建，能够有效提高图像重建的效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种适用于图像重建的透射式微扫描光学成像系统，安装于光电对抗系统内部，其特征在于，包括动态两维位移平台控制器(4)和沿主光轴传播方向依次设置的主光学镜组(1)、成像镜组(2)、偏心透镜动态两维位移平台(3)、主系统CCD(5)；所述主光学镜组(1)、成像镜组(2)、偏心透镜动态两维位移平台(3)均与主光轴垂直设置；所述偏心透镜动态两维位移平台(3)与动态两维位移平台控制器(4)相连。
2.根据权利要求1所述的一种适用于图像重建的透射式微扫描光学成像系统，其特征在于，所述主光学镜组(1)由次镜(1-1)和主镜(1-2)组成；所述主镜(1-2)将入射光反射到次镜(1-1)上，所述次镜(1-1)再将其反射到成像镜组(2)上。
3.根据权利要求2所述的一种适用于图像重建的透射式微扫描光学成像系统，其特征在于，所述在主镜(1-2)和次镜(1-1)表面均镀有反射膜。
4.根据权利要求2所述的一种适用于图像重建的透射式微扫描光学成像系统，其特征在于，所述次镜(1-1)和主镜(1-2)均采用非球面面型；次镜(1-1)厚度为25mm，曲率半径-175mm，非球面系数-1；主镜(1-2)厚度为25mm，曲率半径-850mm，非球面系数-1；主镜(1-2)和次镜(1-1)间距355mm；主光学镜组(1)的口径为285mm，焦距为2910mm。
5.根据权利要求1所述的一种适用于图像重建的透射式微扫描光学成像系统，其特征在于，所述成像镜组(2)由正透镜(2-1)和负透镜(2-2)组成，所述正透镜(2-1)和负透镜(2-2)接收来自主光学镜组(1)的反射光并对其进行调整后出射，出射光经偏心透镜动态两维位移平台(3)的作用后投射到主系统CCD(5)上，形成多帧图像。
6.根据权利要求5所述的一种适用于图像重建的透射式微扫描光学成像系统，其特征在于，所述正透镜(2-1)和负透镜(2-2)表面均镀有增透膜。
7.根据权利要求5所述的一种适用于图像重建的透射式微扫描光学成像系统，其特征在于，所述正透镜(2-1)的中心厚度为25mm，曲率半径为317.53mm和-308.21mm；所述负透镜(2-2)的中心厚度为9.8mm，曲率半径为135.21mm和147.35mm。
8.根据权利要求1所述的一种适用于图像重建的透射式微扫描光学成像系统，其特征在于，所述偏心透镜动态两维位移平台(3)由动态两维位移平台(3-1)和偏心透镜(3-2)组成，偏心透镜(3-2)安装在动态两维位移平台(3-1)上，偏心透镜(3-2)与主光轴垂直设置；通过动态两维位移平台控制器(4)控制和调节动态两维位移平台(3-1)的位移幅度和速度，实现对偏心透镜(3-2)的调节，实现透射式微扫描光学成像。
9.根据权利要求8所述的一种适用于图像重建的透射式微扫描光学成像系统，其特征在于，所述偏心透镜(3-2)表面镀有增透膜。
10.根据权利要求8所述的一种适用于图像重建的透射式微扫描光学成像系统，其特征在于，所述偏心透镜(3-2)表面镀有增透膜。
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