空間薄膜衍射光學成像系統圖像退化特性及恢複方法

《空間薄膜衍射光學成像系統圖像退化特性及恢複方法》是依託哈爾濱工業大學，由智喜洋擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：空間薄膜衍射光學成像系統圖像退化特性及恢複方法
• 依託單位：哈爾濱工業大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：智喜洋

項目摘要

薄膜衍射光學成像系統已成為未來超大口徑空間載荷的重要發展方向。而目前關於薄膜衍射系統圖像退化特性及恢複方面的研究幾乎空白。本項目以薄膜衍射成像理論為基礎，開展薄膜衍射系統在軌成像質量退化機理及特性研究；針對退化特性，以同時提升圖像傳函和信噪比、校正色差、保持紋理細節及抑制偽像為目標，研究相應的正則化先驗約束，同時針對大尺寸點擴散函式（PSF）空變圖像恢復的巨大計算量問題，結合稀疏表示思想和有界變分理論，研究PSF的稀疏性先驗，從而基於稀疏表示的正則化理論框架，建立融合多目標正則化先驗約束的PSF空變圖像恢復模型。針對模型中多變數估計及同時包含多種範數正則化項和參數的聯合尋優問題，研究快速魯棒的模型求解算法，提出圖象恢複方法；最後開展實驗驗證，為方法套用及成像系統設計提供科學依據與理論指導。該項目研究將填補國內在該領域探索性基礎研究的空白，對該項技術的未來套用具有理論研究意義和工程套用價值。

結題摘要

薄膜衍射光學成像系統已成為未來超大口徑空間載荷的重要發展方向。而目前關於薄膜衍射系統圖像退化特性及恢複方面的研究幾乎空白。本項目從薄膜衍射光學成像系統在軌圖像質量退化機理出發，分析得出了其具有衍射效率低、圖像信噪比低、傳函退化嚴重、PSF大尺寸空變等特性；針對退化特性，以同時提升圖像傳函和信噪比、校正色差、保持紋理細節及抑制偽像為目標，研究相應的圖像先驗和正則化約束項，同時針對大尺寸PSF空變圖像恢復計算量巨大的問題，結合稀疏表示思想和有界變分理論，構建了PSF稀疏化表示先驗，建立了融合多目標正則化先驗約束的PSF空變圖像恢復模型；並針對模型中多變數估計及同時包含多種範數正則化項和參數聯合尋優的難題，研究了快速魯棒的模型求解算法，從而提出了多目標多參量圖像恢複方法。實驗結果表明該方法能夠提升圖像傳函和清晰度、解決PSF空變問題、保持圖像細節的同時，有效抑制噪聲和偽像，可有效支撐系統的地面圖像處理套用。該項目研究將填補國內在該領域探索性基礎理論研究的空白，對薄膜衍射光學成像技術的未來空間套用具有理論研究意義和工程套用價值。通過創新之處的總結凝練，發表SCI/EI收錄論文7篇，申請發明專利7項。相關成果已套用於高分靜止軌道光學衛星系統任務分析與效能仿真，並正在指導後續航天裝備發展型號頂層設計與關鍵指標論證。