NIAOT OpenIR  > 中国科学院南京天文光学技术研究所  > 学位论文
基于孔径调制的超分辨率成像技术研究
徐彪
Subtype博士
Thesis Advisor何晋平
2021-06
Degree Grantor中国科学院大学
Place of Conferral北京
Degree Discipline光学工程
Keyword超分辨率 孔径调制 强度外推 图像重建 联合强度外推
Abstract

光学天文望远镜是天文学中最重要的观测工具之一,通过增大其孔径可以获得更高的分辨率以满足天文学不断提出的高分辨率观测需求。然而,受到成本和技术难度的限制,人们实际能够建造的天文望远镜存在一个最大分辨率上限,此最大分辨率上限与天文学不断提出的高分辨率观测需求形成了一对强烈的矛盾。超分辨率(super-resolution,SR)技术可以帮助解决此矛盾。

SR技术通过对目标物体和/或照明光的控制可以实现最高效的分辨率增强。然而天文SR技术的实现难度在于,观测者无法对遥远天体和照明光进行控制,另外遥远天体入射光太微弱、天文望远镜系统太复杂等特点使天文SR技术更难实现。为了解决此问题,本文提出基于孔径调制的天文SR技术,仅需要一个可变光阑进行孔径调制并结合数据后处理便可实现天文SR技术。


当对成像系统进行孔径调制时,图像像素强度值会随孔径大小变化,得到强度–孔径曲线(intensity–diameter curve,IDC)。

本文以 IDC 的处理为核心,提出三种SR图像方法。第一种SR方法通过IDC的拟合与外推得到SR图像,但其获得的信息量比较有限,因此只适用于点物体。第二种SR方法通过IDC的拟合抽取出SR图像的投影并从投影重建出SR图像,其获得的信息量更多,因此能够适用于扩展物体,但仍不适用于复杂物体。第三种SR方
法通过IDC的联合拟合与外推得到SR图像,其获得的信息量最多,因此能够适用于复杂物体。

本文通过对IDC认识的逐渐深入,不断改进对IDC的处理方法,最终通过第三种SR方法实现了对复杂物体的天文SR望远成像。通过此SR方法,在信噪比仅为10时获得了2倍的分辨率增强极限。


本文是我国为数不多的SR望远成像研究案例,通过光学调制与数据后处理相结合的方式实现天文SR望远成像,因此属于天文计算成像。

目前我国在天文计算成像领域的研究较为空白,本文的研究方法和基础对我国后续建立和推进天文计算成像研究方向有积极意义。

Subject Area天文技术与方法
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.niaot.ac.cn/handle/114a32/1884
Collection中国科学院南京天文光学技术研究所_学位论文
中科院天文光学技术重点实验室_学位论文
Recommended Citation
GB/T 7714
徐彪. 基于孔径调制的超分辨率成像技术研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2021.
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