光学合成孔径
光学合成孔径雷达技术在航空航天中的应用
光学合成孔径雷达技术在航空航天中的应用光学合成孔径雷达（Optical Synthetic Aperture Radar，OSAR）技术是利用光学主动或被动传感器采集目标的散射光波信号，然后将这些信息组合起来，模拟出一个等效的大孔径光学系统，从而实现高分辨率图像的成像技术。
这种技术具有分辨率高、鲁棒性强、精度高等优点，在航空航天领域有着广泛的应用前景。
一、OSAR在航空领域的应用OSAR技术可以应用到卫星上，实现对地目标的高分辨率成像。
由于光学传感器具有天文望远镜的特点，可以捕捉到更多的可见光波段信息，因此OSAR技术在高清晰地面成像方面优于传统的雷达技术。
此外，OSAR技术可以跨越地球的自转，使得在同一地点拍摄的不同图像可以结合成一个更高分辨率的图像，这有助于提高地面目标的识别能力。
二、OSAR在航天领域的应用OSAR技术还可以应用在航天领域。
由于OSAR技术不受气象条件和时间限制，所以可以在天黑和天亮的时间段拍摄到更多需要的图像，非常适合应用在探测外星行星、行星表面地形和地貌等领域。
同时，OSAR技术对于空间垃圾、陨石等需要进行远距离检测的物体也具有很高的应用价值。
三、OSAR技术的优缺点OSAR技术相比传统雷达技术，在分辨率方面有着很明显的优势，从而能够更准确地捕捉到地面目标，对于一些更高精度的应用领域尤其重要。
与之相反的是，光学器件对天气和地形条件强烈敏感，不同天气条件下它在成像上的效果有所不同，因此其在一些实际应用场景中还需要大量的实战和演习来验证和拓展。
四、OSAR技术的发展趋势OSAR技术的应用前景广阔，尤其在面对瞬息万变的航空航天领域，其在目标探测、信号处理和成像方面具有很重要的意义。
目前，OSAR技术已经发展到了数字光学合成孔径雷达（Digital Optical Synthetic Aperture Radar，DOSAR）的阶段，它所具有的成像效果更加出色，而这也限制了其发展的空间。
合成孔径光学成像系统与图像复原技术
合成孔径光学成像系统与图像复原技术刘立涛,聂亮(西安工业大学光电工程学院，陕西西安710021)摘要:结合信息光学理论知识与合成孔径系统的基本成像原理，得出了三种类型子孔径排布方式下的光学调制传递函数(MTF)分布，分析其成像特性；利用MATLAB 软件在不同孔径排布情况下模拟其成像退化结果；采用最大似然的R--L 复原方法对成像结果分别进行复原。
根据计算机理论模拟的结果，该方法有较好的复原效果，图像的清晰度有所改善，一些细节系信息也有所完善；其中三臂型的清晰度最好，复原结果最佳。
关键词:合成孔径；点扩散函数；光学调制传递函数；退化；复原中图分类号：TP391.41文献标识码:A文章编号:1003-7241(2021)003-0096-06Synthetic Aperture Optical Imaging System and Image Restoration TechnologyLIU Li -tao,NIE Liang(School of Optoelectronic Engineering,Xi'an Technological University,Xi'an 710021China )Abstract:Based on the theoretical knowledge of information optics and the basic imaging principle of synthetic aperture system,theoptical modulation transfer function (MTF)distribution of three types of subaperture distribution is obtained,and its imag-ing characteristics are analyzed.MATLAB software was used to simulate the image degradation results under different ap-erture arrangement.The maximum likelihood R-L restoration method was used to recover the imaging results.According to the results of computer simulation,the method has a good recovery effect,the image clarity is improved,and some de-tails are also improved.The three -arm model has the best definition and recovery results.Key words:synthetic aperture;PSF;MTF;degradation;restoration收稿日期:2019-12-181引言随着现代科技技术的不断发展，人们对光学系统的成像分辨率要求也日益增高，特别是像航天观测，遥感监测，对光学系统的分辨率要求非常高。
光学合成孔径
光学合成孔径光学合成孔径（Optical Synthetic Aperture）是一种高分辨率成像技术，它采用复杂的光学系统，通过互相合成多幅图像来获得高分辨率图像。
在这项技术中，多个小孔径光学元素（例如望远镜）被同时使用，这些光学元素捕捉到同一场景的不同部分像素，然后通过计算机算法合成为一幅高分辨率图像。
下面是光学合成孔径的步骤：第一步：获取多幅低分辨率图像在光学合成孔径技术中，要获取多幅低分辨率图像，可以使用多个小孔径望远镜、反射镜或透镜，这些光学元素捕捉到同一场景的不同部分像素。
这些低分辨率图像可能存在畸变、模糊或噪声，但它们可以由计算机算法合成成一幅高分辨率图像。
第二步：实现子像素精确配准由于多个小孔径望远镜或者透镜分别拍摄的图像可能存在小的平移或旋转，因此需要进行精确的配准，以消除这些误差。
这个过程需要涉及到图像处理算法，可以通过采用相互差分、灰度共生矩阵、相位关联等方法实现子像素的准确配准。
第三步：采用复杂算法合成一幅高分辨率图像在实现子像素精确配准之后，就可以对低分辨率图像进行图像合成，以获得一幅高分辨率的复合图像。
此时需要用到一些图像处理算法，比如说双三次插值、盲源分离、同态滤波、MCA等算法，以实现高分辨率图像的合成。
光学合成孔径的应用非常广泛。
在天文学中，光学合成孔径可用于观测星系、恒星，甚至是太阳系内的其它行星。
医学成像领域也广泛采用光学合成孔径，它可用于以更高的分辨率观察人体器官内部的微小变化。
此外，也有许多机构和公司使用光学合成孔径技术开发出高分辨率的无人机监视系统、智能汽车行驶安全监控系统等。
总的来说，“光学合成孔径”是一项非常重要的高分辨率成像技术，它在许多领域中都有着广泛的应用前景。
拓展和优化这项技术，将会为人类探索幅员辽阔的宇宙、提高医学成像的精度以及改进生活中各种监控系统带来巨大的潜在利益。
光学合成孔径成像技术简介
光学合成孔径成像技术简介 机械电子工程 201028013919088 李 鹏一.光学合成孔径成像的研究意义高分辨率目标成像对航天遥感和军事应用有着重要意义,根据波动光学理论,传统光学成像系统角分辨率为[1]：1.22/D θλ=分辨率受波长和光学系统口径的限制。
对于一定的工作波段,若要提高系统的角分辨率，则只能增大系统口径。
而在实际应用中很多因素限制了系统孔径的增大。
高分辨率成像需要长焦距、大口径光学系统，但其成本高、材料制备困难、制造技术难度大，这些因素制约着大口径光学系统的发展。
于上世纪70年代提出的多孔径成像技术为提高分辨率提供了新的方法。
如何用小口径系统来达到单个大望远镜的分辨本领，就是多孔径成像的目的。
与传统的光学系统相比，多孔径成像技术具有如下特征和优点[2]：①降低了光学元件的加工制造难度；②光学元件体积小，重量轻，系统可以设计成为折叠式，有利于减小发射体积和重量，节约发射费用；③系统设计和组装灵活多变，特别适用于各种空间光学系统。
为了提高成像系统的分辨率，光学多孔径成像技术从无到有，逐步发展壮大，可以肯定地说，随着技术的发展，多孔径成像技术将被应用到更多的成像领域。
二. 光学合成孔径成像原理1.光学成像原理分类[3]光学成像原理可分为三大类，一类是几何光学、像差理论成像原理，通常的光学系统设计按此理论基础进行的；一类是衍射成像原理，它以波动光学的衍射理论为基础，结合通信理论中线性系统的方法，把成像系统视为空不变的线性系统，成像系统的特性用相干传递函数(相干照明)或光学传递函数(非相干照明)来描述，衍射成像原理在像质定量评价和成像系统分辨率的研究以及实现高分辨率成像等方面起了重要的作用；另一类成像理论是干涉成像原理，它认为成像过程本质上是干涉过程，像面上任何一点的光扰动必然是出瞳上各点光扰动贡献的叠加，干涉成像原理以光场的部分相干性为基点。
这是实践中普遍存在的光场，部分相干性的成像特性有着不可忽视的影响。
大口径光学合成孔径成像技术发展现状
在地基系统中，美国的 ＫｅｃｋＩ和 ＫｅｃｋＩＩ望 远镜的主镜采用了镜面拼接技术如图 ３所示，该 望远镜系统已于 １９９３年和 １９９６年分别投入使 用。Ｋｅｃｋ望远系统的主镜镜面是由 ３６块对角距 离为 １８ｍ的六边形镜面拼接而成，等效口径为 １０ｍ。其成像原理既可以用单个望远镜等光程成 像，也可以两个望远镜同时使用组成基线 １４０ｍ 的望远镜 阵 列 干 涉 成 像。 Ｋｅｃｋ望 远 系 统 主 镜 采 用了轻量化技术和自适应光学技术［６７］。
５ 国内外发展现状
合成孔径按其技术实现方式可以分为镜面拼 接（ｓｅｇｍｅｎｔｅｄｍｉｒｒｏｒ）、稀疏孔径（ｓｐａｒｓｅａｐｅｒｔｕｒｅ） 和位相 阵 列 系 统 （ｐｈａｓｅｄａｒｒａｙ）。 从 光 路 的 结 构
图 １ 单孔径、合成孔径直接成像与间接成像示意图 Ｆｉｇ．１ Ｉｍａｇｉｎｇｄｉａｇｒａｍ ｏｆｓｉｎｇｌｅａｐｅｒｔｕｒｅａｎｄｓｙｎｔｈｅｔｉｃ
Ｒｅｖｉｅｗ ｏｎｏｐｔｉｃａｌｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｐｅｒｔｕｒｅｉｍａｇｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ
ＺＨＯＵＣｈｅｎｇｈａｏ１，ＷＡＮＧＺｈｉｌｅ１ ，ＺＨＵＦｅｎｇ２ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ；
各类系统的结构都可以看作是镜面拼接，稀 疏孔径再到位相阵列望远镜其实质就是主镜和次 镜由空间连续变化为空间离散的过程，在变化的 过程中，为了方便空间结构设计和光学系统像差 校正，再对本来位于同一面型上的主次镜进行面 型变化和主次镜之间结构变化。光学系统成像要 求采样得到的点光源发出的球面波波面必须保证 在同一个 等 相 面 上，也 就 是 同 相 位 条 件 （等 光 程 条件）。实 际 光 学 系 统，能 引 起 波 像 差 的 因 素 可 以分为 ４类：光学系统设计像差（系统波相差）， 镜面加工 误 差 （如 镜 面 粗 糙 度 误 差，折 射 率 误 差 等），装调误差（活塞误差，倾斜误差等）和使用环 境的影响（重力，温度和震动等）。（１）迈克尔逊 型和斐索型结构相比各有优劣：迈克尔逊型结构 可以充分利用现有的望远镜系统设计，并且可实 现较大视场，但如果主镜为非球面或更复杂的高 次曲面，加工若干个离轴子镜相对困难且成本较 高，目前美国的 Ｉｔｅｋ公司和 ＰｅｒｋｉｎｓＥｌｍｅｒ公司的 数控抛光机可以实现其加工，并且可保证其高精
光学合成孔径成像系统研究
ｄ ｓｇ ｅ ｅ ｉｎ ｄ．ｏ ｉｈ ｍａｎ ｍｉｒ ｒｉ ｄ ｐ ｏ ８ ＋１ ｍａ １ｍｉｒ ｒ ． Ｉ ｈ ｎ ｆｗｈ ｃ ｉ ｒｏ ｓｍａ ｅ ｕ ｆ” ”ｓ ｌ ｒｏ ｓ ｎ ｔｅ ｅ ｄ．ｉｓ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ Ｓ ｅ ａ ｕ ｔｄ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｉ ｖ ｌ ａｅ ｆ
Ｊ Ｎ Ｐｅ － ． Ｅ Ｉ ｊ ｊＭ ＮＧ ａ ｇ Ｉ Ｘｉ ｎ
ｆ ｅ ２７ｈ ｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｔｔ ｔ ｆ Ｃ ｉ ａ Ｅｌ ｃｒ ｎ ｃ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｔ ｅ ｅ ｒ ｈ ｉ ｓｉｕ ｅ ｏ ｈ ｎ ｅ ｔｏ ｉｓ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ
Ｇ ｏｐ Ｃ ｒｏａ ｏ Ｚ ｅｇｈ ｕ４ ０ ４ ， ｈｎ ） ｒｕ ｏ ｒｔ ｎ， ｈ ｎ ｚｏ ５ ０ ７ Ｃ ｉａ ｐ ｉ
１ 引 言
根据波 动 光 学 理 论 ， 统 光 学 成 像 系统 角 分 传
辨率 受波 长和 系统孔 径 的 限制 。 当光 学 系统 的 工 作波段 一 定时 ， 若要提 高 系统 的角分 辨率 ． 只 能 则
增加 系统孑 径 ， Ｌ 而系统 孔 径 的增 大 受 光学 材料 、 机
作 者 简 介 ： 培 利 （９ ０一） 女 ， 理 工程 师 ， 业 于 河 南 大 学光 学 工 程 专 业 ， 究 方 向 ： 外光 学 晋 １８ ， 助 毕 研 红
８
电光系来自统 第 ２期 与传 统光 学 系统 相 比 ． 成 孔 径 成 像 系统 光 合 瞳 函数 的表 现形 式将 不冉 是单 个 连 通域 ， 是多 而 个 连通域 的组合 。图 ｌ中光 学 系统 的传递 函数 为
械结 构 、 工工 艺和制 造 成 本等 冈素 的 限制 。 于 加 对 空 间光学 系统 来 说 ， 还受 飞 行 器 有 效 载荷 舱 体 积 和发 射质量 的 限 制 。为 了克 服 上 述 矛 盾 ， 在 ２ 早 ０
太赫兹光学合成孔径成像
太赫兹光学合成孔径成像是一种利用太赫兹波的特性进行成像的方法。
由于太赫兹波具有穿透性强、安全性高、对许多材料具有非破坏性等优点，因此在雷达、通信、安全检查等领域有广泛应用。
合成孔径成像是一种通过在物体表面移动发射和接收太赫兹波的设备，并利用信号处理技术对接收到的信号进行处理，最终得到高分辨率的图像的技术。
这种方法可以克服传统光学成像方法在某些方面的限制，例如透镜或反射镜的尺寸限制、表面粗糙度等。
太赫兹光学合成孔径成像技术可以在不接触样品的情况下，对样品进行无损检测和无损成像，因此在生物医学、安全检查等领域有广泛应用。
例如，可以用于检测癌症病变、监测药物反应等。
此外，太赫兹波还可以用于通信和雷达等领域，具有很高的实用价值和发展前景。
需要注意的是，太赫兹光学合成孔径成像技术还存在一些挑战和难点，例如太赫兹波的发射和接收设备比较复杂、信号处理技术难度较大等。
因此，需要进一步研究和探索，以推动太赫兹光学合成孔径成像技术的发展和应用。
光学合成孔径成像技术简介(最全)word资料
光学合成孔径成像技术简介(最全)word资料光学合成孔径成像技术简介 机械电子工程 2020 28013919088 李 鹏一.光学合成孔径成像的研究意义高分辨率目标成像对航天遥感和军事应用有着重要意义,根据波动光学理论,传统光学成像系统角分辨率为[1]：1.22/D θλ=分辨率受波长和光学系统口径的限制。
对于一定的工作波段,若要提高系统的角分辨率，则只能增大系统口径。
而在实际应用中很多因素限制了系统孔径的增大。
高分辨率成像需要长焦距、大口径光学系统，但其成本高、材料制备困难、制造技术难度大，这些因素制约着大口径光学系统的发展。
于上世纪70年代提出的多孔径成像技术为提高分辨率提供了新的方法。
如何用小口径系统来达到单个大望远镜的分辨本领，就是多孔径成像的目的。
与传统的光学系统相比，多孔径成像技术具有如下特征和优点[2]：①降低了光学元件的加工制造难度；②光学元件体积小，重量轻，系统可以设计成为折叠式，有利于减小发射体积和重量，节约发射费用；③系统设计和组装灵活多变，特别适用于各种空间光学系统。
为了提高成像系统的分辨率，光学多孔径成像技术从无到有，逐步发展壮大，可以肯定地说，随着技术的发展，多孔径成像技术将被应用到更多的成像领域。
二. 光学合成孔径成像原理1.光学成像原理分类[3]光学成像原理可分为三大类，一类是几何光学、像差理论成像原理，通常的光学系统设计按此理论基础进行的；一类是衍射成像原理，它以波动光学的衍射理论为基础，结合通信理论中线性系统的方法，把成像系统视为空不变的线性系统，成像系统的特性用相干传递函数(相干照明)或光学传递函数(非相干照明)来描述，衍射成像原理在像质定量评价和成像系统分辨率的研究以及实现高分辨率成像等方面起了重要的作用；另一类成像理论是干涉成像原理，它认为成像过程本质上是干涉过程，像面上任何一点的光扰动必然是出瞳上各点光扰动贡献的叠加，干涉成像原理以光场的部分相干性为基点。
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光学合成孔径
该技术的原理是利用多个望远镜或光学传感器同时观测同一目标，然后通过计算机算法将它们的观测结果合成为一幅高分辨率的图像。
因为合成孔径比单一望远镜或传感器的孔径更大，所以可以获得更高的分辨率。
光学合成孔径的应用十分广泛。
在天文学中，它可以用于研究远离地球的天体，比如行星、恒星和星系。
在遥感中，它可以用于高分辨率地图制作和环境监测。
在医学成像中，它可以用于诊断和治疗。
然而，光学合成孔径也存在一些问题。
首先，需要同时观测同一目标的多个望远镜或传感器必须保持高度同步，这对硬件和软件的要求都很高。
其次，由于大气折射等因素的影响，合成孔径的分辨率也会受到一定程度的限制。
尽管存在这些问题，光学合成孔径的优点仍然使其成为了一种非常有用的成像技术。
随着计算机算法和硬件技术的不断进步，它将会变得更加先进和可靠。
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