光学合成孔径成像原理与计算机仿真

2005级 娄晨

指导教师：方圣辉

摘　　要

光学合成孔径成像技术是一种获得高分辨率影像的新方式，它与传统大孔径光学成像系统相比具有加工难度低、体积小、重量轻、成本低等优势。在对影像质量要求越来越高的今天其实用价值越发突显出来，已成为新式成像系统的热门技术之一。本文首先在傅立叶光学原理的基础上，分析了合成孔径成像技术的光学原理，然后通过计算机仿真建立光学合成孔径系统在衍射受限情况下的成像模型和影像复原处理的滤波模型，并提出了影像质量评定的算法。利用计算机仿真方法对孔径大小、孔径数目、子孔径分布圆半径这三大影响合成孔径成像质量的参数进行了系统的对比试验，又对两种具有现实意义的情况：等集光面积和等效孔径条件下，合成孔径系统与传统系统之间的差异进行了研究，并结合点扩散函数、光学传递函数的图像以及统计信息进行综合讨论。同时对多个参数设置不同合成孔径成像系统进行计算机模拟成像，然后进行图像复原处理，以模拟合成孔径系统的成像过程，分析其可能的成像质量，通过对数据的采集和量化比对，并辅以仿真成像的目视判读结果和影像质量评价结果作为参考，客观的对参数不同各种成像系统进行对比研究，分析各种情况。

最终通过试验得到有利于合成孔径系统提高成像效果的三大条件：增大子孔径大小、增加子孔径数目、增大子孔径分布外周圆半径，并通过对合成孔径系统与传统大孔径系统的对比研究，为合成孔径系统能够代替传统成像系统的提供了理论依据。

关键词：合成孔径；计算机仿真；成像技术