基于光學相關器的光學穩像器研究

唐武盛，隋京高，張小亞，張圣輝，陳怡休，賈 輝，楊建坤

(國防科學技術大學 理學院，湖南 長沙 410073)

引言

隨著對光學成像要求的提高，拍攝時相機抖動對成像質量造成的影響必須得到有效克服，因此人們提出了穩像的概念。流行當前的穩像技術大多是用電子和機械的方法實現的。美軍軍事研究實驗室(ARL)研制的應用在無人駕駛越野車上的穩像系統，穩像速度達到30幀/s，穩像精度已優于1個像元[1]。傳統電子和機械穩像技術在處理速度上存在極限，同時也由于精度不高只能應用在相機等普通器件上?；诠鈱W相關器的穩像方法是綜合較早出現的光學相關運算的概念[2]，用光學計算的方法實現穩像，擺脫傳統電子與機械穩像的性能瓶頸。在國外，K. Janschek等人于2007年提出了基于聯合變換相關器的適時運動補償(即穩像)結構，在SNR較低的條件下達到了2 000次/s的相關運算速度(256像元×256像元)，其相關運算輸出的RMS誤差達到0.05像元[3]。在國內，中國科學院西安光學精密機械研究所于2010年提出了基于聯合變換相關器的光電數字混合穩像系統的概念[4]，成為穩像器的重要理論支撐。本文以光學聯合變換相關器為核心，充分發揮光學計算的速度優勢，通過優化相關峰提取方法和補償算法，大大減少了系統誤差，提高了穩像器的測量精度，實現了高速視頻的實時、高精度穩像。相較于前文提到的各種穩像技術，該穩像器能夠進行實時處理，大大減小了亞像元誤差，并在實驗室條件下實現了旋轉穩像?！?br>