С.В. Блажевич 1, В.Н. Винтаев 2, Е.С. Селютина 1, Н.Н. Ушакова 2 1 Белгородский государственный университет 2 Белгородский университет потребительской кооперации Синтез цифровых изображений субпиксельного уровня разрешения с использованием расфокусировки

размеры пикселей являются определяющими В современных бортовых космических системах формирования изображений размеры пикселей применяемых матриц ПЗС являются определяющими для достигаемого линейного разрешения на местности, несмотря на разнообразные и эффективные методы внесения коррекций на цифровом уровне представления изображений. Тем не менее, существует возможность формирования изображения с существенно меньшей апертурой «наземного» пиксела, не дожидаясь очередной волны модернизации ПЗС, а синтезируя изображения с использованием субпиксельных технологий: ( С.В. Блажевич, В.Н. Винтаев, Н.Н., Ушакова (2010) Синтез космического изображения с улучшенной разрешающей способностью на основе субпиксельного сканирования //Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса Т Стр. 9-13)

Постановка задачи расфокусировку субпиксельную обработку В данной работе предлагается метод синтеза цифрового изображения с повышенным разрешением, включающий расфокусировку изображения на стадии съемки и субпиксельную обработку на стадии синтеза изображения из серии снимков.

Схема регистрации расфокусированного изображения Рис.1

Принцип повышения разрешающей способности цифрового изображения - одномерная модель 2х2 Рис.2. а – плоскость фокуса оптической системы; b1 и b2 – плоскость расфокусированного изображения

Соотношения между сигналами с больших пикселов расфокусированного изображения b и малых пикселов в фокальной плоскости a: b1 2 i :=(2/3) a 4 i +(1/3) a 4 i+1 b1 2 i+1 :=(1/3) a 4 i +(2/3) a 4 i+1 b2 2 i+1 :=(2/3) a 4 i+2 +(1/3) a 4 i+3 b2 2 i+2 :=(1/3) a 4 i+2 +(1/3) a 4 i+3

Рис.3.

Рис.4.

Схема трехкратного повышения разрешения цифрового изображения - одномерная модель Рис.5.

Расфокусированное изображение на матрице смещенной из фокальной плоскости Рис.6.

Двумерная модель 3х3 Рис. 7.

Маска над матрицей детекторов Рис. 8.

Связь сигналов малых (синтезированных) и больших (реальных) пикселов

Моделирование метода на реальном цифровом изображении

Снимки расфокусированного изображения за маской, полученные при различных ее положениях относительно матрицы детекторов.

Суммарное расфокусированное изображение

Синтезированные изображения в апертуре маски, состоящие из малых пикселей

Суммарный синтезированный кадр (сумма синтезированных изображений)

Итак, предлагаемый метод позволяет получать снимки субпиксельного уровня разрешения

Положения апертуры маски относительно матрицы детекторов

Маска в виде жидкокристаллической матрицы, позволяющей реализовать смещенные апертуры

Девять цветов – девять положений апертуры маски

Сканирование космического изображения

Синтезированная ячейка 3х3

Линейка детекторов и синтезированных пикселов в апертурах диафрагм маски

Результирующая (суммарная) сканирующая линейка синтезированных пикселов 3Х3

Спасибо за внимание Спасибо за внимание