基于稀疏先驗的合成孔徑光學系統的圖像復原方法

鐘爍，范斌，劉盾，蘇海冰，張豪，楊虎，NIKONOROV Artem

（1 中國科學院光電技術研究所 薄膜相機總體室， 成都 610209）

（2 中國科學院大學， 北京 100049）

（3 薩馬拉國立研究大學，俄羅斯 薩馬拉 443086）

0 引言

隨著世界各國科技的不斷進步，高分辨率光學成像技術不論是在資源探測還是在對地觀測等領域都得到了越來越廣泛的應用［1］。在光學系統中，如果只考慮光瞳產生的衍射限制，固定入射波長，則分辨率大小與孔徑大小成正比。但是由于孔徑大小受到光學元件的材料、加工以及載荷重量等諸多因素的影響，無法一味的增大單個孔徑大小來提升成像分辨率。合成孔徑技術使用多個子孔徑在空間中按照一定的排列方式來獲得與單一大孔徑等效的分辨率，是一種成本更低、易于實現的方式［2-3］。

合成孔徑技術隨之帶來的問題是成像的降質模糊，原因主要有以下兩個方面：（1）子孔徑拼接帶來通光面積的減少，引起系統的點擴散函數（Point Spread Function， PSF）發生變化，進而導致光學傳遞函數在中低頻部分的衰減［4］；（2）合成孔徑系統在光路搭建和儀器組裝過程中造成了共相誤差，共相誤差使各個子孔徑的光束不再具有相同的相位，經過每個子孔徑的光束在到達像面后無法形成干涉，從而導致最終成像圖像的模糊，嚴重時甚至無法成像［5］。以上共同導致合成孔徑系統成像的質量退化，對于一些較大的誤差可以通過改進或者調試光學系統解決，而不可避免的誤差只能通過圖像的角度進行復原。

FIETE R D 等最早展開對合成孔徑系統成像質量的研究，分析了不同因素對圖像質量的影響，總結出合成孔徑系統的填充因子大小與最終成像圖像的信噪比成正比［6］。……