像素感光面形状对基于微扫描的红外超分辨成像的影响

孙鸣捷; 于康龙; 孟照魁

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

像素感光面形状对基于微扫描的红外超分辨成像的影响

孙鸣捷, 于康龙, 孟照魁

文章导航 > 红外与激光工程 > 2014 > 43(10): 3183-3187

孙鸣捷, 于康龙, 孟照魁. 像素感光面形状对基于微扫描的红外超分辨成像的影响[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3183-3187.

引用本文:

孙鸣捷, 于康龙, 孟照魁. 像素感光面形状对基于微扫描的红外超分辨成像的影响[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3183-3187.

Sun Mingjie, Yu Kanglong, Meng Zhaokui. Effect of pixel active area shapes in microscanning based infrared super-resolution imaging[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(10): 3183-3187.

Citation:

Sun Mingjie, Yu Kanglong, Meng Zhaokui. Effect of pixel active area shapes in microscanning based infrared super-resolution imaging[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(10): 3183-3187.

像素感光面形状对基于微扫描的红外超分辨成像的影响

1.
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京 100191

基金项目:

国家青年自然科学基金(61307021)

详细信息

作者简介:
孙鸣捷(1982－),男,博士,主要从事电光成像方面的研究。Email:09559@buaa.edu.cn

中图分类号: TP911.73

Effect of pixel active area shapes in microscanning based infrared super-resolution imaging

1.
School of Instrument Science and Optoelectronics Engineering,Beihang University,Beijing 100191,China

摘要: 基于微扫描的超分辨成像技术在成像系统光学参数不变的基础上提高图像分辨率,常用于红外成像领域。目前,在基于微扫描的红外超分辨成像研究中,采用理想的正方形模型来仿真红外探测器的感光面形状。但是,由于读出电路的存在,实际探测器产品中像素感光面形状并非严格的正方形,使用正方形模型仿真会导致仿真结果和研究结论的不准确。推导了长方形和折形两种感光面模型对成像的影响,并通过与正方形模型的仿真对比确定相应的误差,最后结合实验对前述研究成果进行了验证。结果表明:极限情况下,相对于折形模型,使用方形模型仿真的误差高达41%;相同像素填充率时,折形感光面越远离中心,对成像的MTF影响越大;基于探测器真实感光面形状的仿真模型能有效提高对红外超分辨成像研究的准确性。
- 超分辨成像 /
- 微扫描 /
- 像素感光面形状 /
- 调制传递函数
Abstract: Super-resolution(SR) imaging is an effective and economical way to increase the image resolution in spite of the detector limitation, therefore is widely used in many infrared(IR) focal plane array(FPA) imaging application. The ideal square pixel active area(PAA) model is widely used in research of microscanning (MS) based IR SR imaging. However, according to the micrographs of practical IRFPA productions, the PAAs of these productions are actually not a strict square. Three different PAA shapes were analyzed to discuss their effect in MS based IR SR imaging, and experimental results were coincident to theoretical simulation. The results indicate that: using square PAA causes 41% inaccuracy in some limit cases; more closer the Z shape to rectangle, higher value of Z shape MTF; simulation model based detector active area shape can effectively improve accuracy for IR SP research.
- super-resolution(SR) imaging /
- microscanning /
- pixel active shape /
- MTF

[1]
[2]	Wiltse J M, Miller J L. Imagery improvements in staring infrared imagers by employing subpixelmicroscan[J]. Optical Engineering, 2005, 44(5): 056401.
[3]	Bergeron A, Noc L L, Tremblay B, et al. Flexible 640x480 pixel infrared camera module for fast prototyping[C]//SPIE,2009, 7481: 74810L.
[4]
[5]
[6]	Noc L L, Dufour D, Terroux M, et al. Towards a very high-resolution infrared camera core[C]//SPIE, 2011, 8012: 80123P.
[7]
[8]	Chen Boyang, Guo Qiang, Chen Guilin, et al. Amolificatory noise raised by super resolution image reconstruction and filter[J]. J Infrared Millim Waves, 2011, 30(1): 15-21. (in Chinese)
[9]	陈博洋,郭强, 陈桂林,等. 超分辨率图像重建引起的噪声放大与滤波[J]. 红外与毫米波学报, 2011, 30(1): 15-21.
[10]	Hock K M. Effect of oversampling in pixel arrays[J]. Optical Engineering, 1995, 34(5): 1281-1288.
[11]	Gillete J C, Stadtmiller T M, Hardie R C. Aliasing reduction in staring infrared imagers utilizing subpixel techniques[J].Optical Engineering, 1995, 34(11): 3130-3137.
[12]
[13]	Hadar O, Boreman G D. Oversampling requirements for pixelated-imager systems[J]. Optical Engineering, 1999, 38(5): 782-785.
[14]
[15]
[16]	Krapels K, Driggers R, Vollmerhausen R, et al. Performance comparison of rectangular(four-point) and diagonal(two-point) ditherin under sampled infrared focal plane array imagers[J]. Optica Applicata, 2011, 40(1): 71-84.
[17]
[18]	Miller J L, Wiltse J M. Benefits of microscan for staring infrared imagers[C]//SPIE, 2004, 5407: 127-138.
[19]
[20]	Wang Z, Glazowski C E, Zavislan J M. Modulation transfer function measurement of scanning reflectance microscopes[J]. Journal of the Optical Society of America, 2007, 12(5): 051802.
[21]	Wang X, Zhang J, Chang H. The effect of fill factor of infrared FPA sensor on microscanning imagery quality[C]//SPIE, 2005, 5640: 417-424.
[22]
[23]	Wang X, Hua H. Theoretical analysis for integral imaging performance based on microscanning of a microlens array[J]. Optics Letters, 2008, 33(5): 449-451.
[24]
[25]	Li Y, Lilley F, Burton D, et al. Evaluation and benchmarking of a pixel-shifting camera for superre solution lensless digital holography[J]. Optica Applicata, 2010, 49(9): 1643-1650.
[26]
[27]	Sui X, Bai L, Chen Q, et al. Influencing factors of microscanning performance based on flat optical component[J]. Chinese Optics Letters, 2011, 9(5): 052302.
[28]
[29]

[1]	梁晓琳, 周松青, 周玲, 包本刚. 激光辐照条件下光学相机像质评价方法研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(10): 20211120-1-20211120-7. doi: 10.3788/IRLA20211120
[2]	叶燃, 徐楚, 汤芬, 尚晴晴, 范瑶, 李加基, 叶永红, 左超. 微球透镜近场聚焦及远场成像仿真研究进展 . 红外与激光工程, 2022, 51(2): 20220086-1-20220086-13. doi: 10.3788/IRLA20220086
[3]	吴绍华, 黄攀, 赵劲松, 赵跃进, 郑丽和, 董汝昆. 三温区梯度化学气相沉积ZnS制备 . 红外与激光工程, 2021, 50(10): 20210004-1-20210004-6. doi: 10.3788/IRLA20210004
[4]	程永强, 王宏强, 曹凯程, 刘康, 罗成高. 微波关联成像研究进展及展望（特邀） . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210790-1-20210790-21. doi: 10.3788/IRLA20210790
[5]	刘婷, 唐善发, 刘何伟, 钱俊宏, 张蓉竹. 湍流变化对多孔径光学系统成像特性的影响 . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210189-1-20210189-8. doi: 10.3788/IRLA20210189
[6]	张赛文, 邓亚琦, 王冲, 冷潇泠, 张光富, 文兵, 邓杨保, 谭伟石, 田野, 李稳国. 基于多测量矢量压缩感知的超分辨荧光显微成像研究 . 红外与激光工程, 2021, 50(11): 20210484-1-20210484-8. doi: 10.3788/IRLA20210484
[7]	张爱武, 张希珍, 赵江华. 斜模超分辨率成像最佳角度 . 红外与激光工程, 2019, 48(8): 826001-0826001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0826001
[8]	刘显著, 王超, 江伦, 刘壮, 杨进华, 姜会林. 二维多项式位相光瞳滤波实现超分辨望远成像 . 红外与激光工程, 2018, 47(4): 418007-0418007(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0418007
[9]	谢绍禹, 赵毅强, 王永乐, 吕华, 贾晓东. 基于盖革APD阵列的微扫描激光成像技术 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1206010-1206010(5). doi: 10.3788/IRLA201847.1206010
[10]	杨建宇, 潘雷霆, 胡芬, 张心正, 许京军. 随机光学重构显微术及其应用研究进展 . 红外与激光工程, 2017, 46(11): 1103008-1103008(8). doi: 10.3788/IRLA201746.1103008
[11]	张发强, 樊祥, 朱斌, 程正东, 方义强. 折衍混合长波红外光学系统消热差设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(4): 1158-1163.
[12]	郭小虎, 赵跃进, 吴益剑. 波前编码技术在同轴三反系统的应用及其分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(7): 2075-2079.
[13]	马辰昊, 付跃刚, 贺文俊, 王加科, 董亭亭. 双光楔微扫描哈特曼-夏克波前探测技术 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2813-2818.
[14]	沈同圣, 史浩然, 娄树理, 李召龙. 填充因子对微扫描系统成像质量影响分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2292-2297.
[15]	孙鸣捷, 于康龙. 像素有效形状对微扫描红外超分辨成像的影响 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 48-52.
[16]	武星星, 刘金国, 孔德柱, 张立平, 龙科慧. 基于地球椭球的离轴式双线阵相机像移补偿 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 838-844.
[17]	范哲源, 高立民, 张志, 陈卫宁, 杨洪涛, 张建, 武力, 曹剑中. 中波红外三视场变焦光学系统设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 523-527.
[18]	任秉文, 金光, 张元, 钟兴, 孔林. 畸变对TDI成像相机的像移影响研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 3951-3957.
[19]	贺小军, 张贵祥, 郑亮亮, 曲宏松. 高分辨相机传函测试误差分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(S1): 89-94.
[20]	孟伟, 金龙旭, 李国宁, 傅瑶. 调制传递函数在遥感图像复原中的应用 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1690-1696.

点击查看大图

计量

文章访问数: 283
HTML全文浏览量: 29
PDF下载量: 158
被引次数: 0

像素感光面形状对基于微扫描的红外超分辨成像的影响

1. 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京 100191

作者简介:
孙鸣捷(1982－),男,博士,主要从事电光成像方面的研究。Email:09559@buaa.edu.cn

收稿日期: 2014-02-09
修回日期: 2014-03-10
刊出日期: 2014-10-25

基金项目:

国家青年自然科学基金(61307021)

中图分类号: TP911.73

关键词:

摘要: 基于微扫描的超分辨成像技术在成像系统光学参数不变的基础上提高图像分辨率,常用于红外成像领域。目前,在基于微扫描的红外超分辨成像研究中,采用理想的正方形模型来仿真红外探测器的感光面形状。但是,由于读出电路的存在,实际探测器产品中像素感光面形状并非严格的正方形,使用正方形模型仿真会导致仿真结果和研究结论的不准确。推导了长方形和折形两种感光面模型对成像的影响,并通过与正方形模型的仿真对比确定相应的误差,最后结合实验对前述研究成果进行了验证。结果表明:极限情况下,相对于折形模型,使用方形模型仿真的误差高达41%;相同像素填充率时,折形感光面越远离中心,对成像的MTF影响越大;基于探测器真实感光面形状的仿真模型能有效提高对红外超分辨成像研究的准确性。