本發(fā)明屬于光子集成干涉成像，尤其涉及一種光子集成干涉成像系統(tǒng)的重構像質評價方法。

背景技術：

1、光子集成干涉成像是近幾年發(fā)展起來的新型成像體制，有望替代傳統(tǒng)的光學成像系統(tǒng)，實現(xiàn)大規(guī)模高分辨的成像需求。在實際的光學系統(tǒng)重構像質的評價過程中，傳統(tǒng)的評價指標如mtf（調制傳遞函數(shù)），mse（均方誤差），psnr（峰值信噪比）等一直占據(jù)著主導地位，面對光子集成干涉成像這種新型的成像體制，傳統(tǒng)的光學評價指標的作用有限，近些年，學者又開始引入ssim（結構相似性），最大熵等基于信息論的評價指標來滿足新的需求。由于光子集成干涉成像技術屬于間接成像的一種，不同于傳統(tǒng)的直接成像，其對目標頻譜的采樣是稀疏且不連續(xù)的，傳統(tǒng)的光學系統(tǒng)評價指標比如mtf，psf等只能部分的反應光子集成干涉成像系統(tǒng)本身的特性，但是對于光子集成干涉成像系統(tǒng)而言，即使系統(tǒng)本身的mtf等評價指標很高，但是由于其采樣的不連續(xù)性和稀疏性可能會造成主要頻點的丟失，從而導致成像效果不理想，所以從光子集成干涉成像系統(tǒng)的自身性能去評價重構像質并不客觀全面，因此，傳統(tǒng)的光學評價指標盡管在一定程度上對光子集成干涉成像系統(tǒng)的重構像質的客觀評價起到了作用，但是不能夠全面準確的對光子集成干涉成像系統(tǒng)的重構像質進行分析評價。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明創(chuàng)造旨在提供一種光子集成干涉成像系統(tǒng)的重構像質評價方法，以解決現(xiàn)有技術不能夠全面準確的對光子集成干涉成像系統(tǒng)的重構像質進行分析評價的問題，本發(fā)明基于空域和頻域兩個測度對光子集成干涉成像系統(tǒng)的重構像質進行客觀評價，彌補了單一維度的評價缺失。

2、為達到上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造的技術方案是這樣實現(xiàn)的：

3、一種光子集成干涉成像系統(tǒng)的重構像質評價方法，具體包括如下步驟：

4、s1：根據(jù)光子集成干涉成像系統(tǒng)的參數(shù)，對光子集成干涉成像系統(tǒng)的離散化調制傳遞函數(shù)進行計算；

5、s2：利用光子集成干涉成像系統(tǒng)對原始圖像進行圖像采集，獲得重構圖像；

6、s3：利用高斯金字塔依次對原始圖像和重構圖像進行多分辨率分解，獲得原始圖像組和重構圖像組；

7、s4：將原始圖像組和重構圖像組各自包含的具有相同分辨率的圖像進行互信息計算；

8、s5：根據(jù)步驟s1和步驟s4的計算結果實現(xiàn)對光子集成干涉成像系統(tǒng)的像質評價。

9、進一步的，在步驟s1中，光子集成干涉成像系統(tǒng)的離散化調制傳遞函數(shù)的計算公式為：

10、；

11、；

12、其中，為調制傳遞函數(shù)，為光瞳函數(shù)，的值為0或1，為光子集成干涉成像系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，為像素點f的位置坐標，為光子集成干涉成像系統(tǒng)的波長，為歸一化的單元模值，為第i個錯開光瞳的位移量。

13、進一步的，在步驟s3中，原始圖像組和重構圖像組各自包含的圖像的數(shù)量相同，且分辨率一一對應。

14、進一步的，在步驟s4中，互信息計算公式為：

15、i(a,b)=h(a)+h(b)?h(a,b)；

16、其中，i(a,b)為原始圖像組和重構圖像組各自包含的具有相同分辨率的圖像的互信息，h(a)和h(b)分別為原始圖像組和重構圖像組各自包含的具有相同分辨率的圖像的熵，h(a,b)為原始圖像組和重構圖像組各自包含的具有相同分辨率的圖像的聯(lián)合熵。

17、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明創(chuàng)造能夠取得如下有益效果：

18、（1）本發(fā)明創(chuàng)造所述的光子集成干涉成像系統(tǒng)的重構像質評價方法，首先對系統(tǒng)的本征探測能力的mtf進行評價，確定一個衡量標準，然后通過對重構圖像與原始圖像進行金字塔分解，求解不同尺度下的圖像互信息，從兩個測度（兩個測度是指系統(tǒng)的本征性能測度以及計算成像后的像質測度，也可以理解為空域和頻域兩個測度）上對重構像質進行評價，本發(fā)明能夠全面客觀的評價光學成像系統(tǒng)的成像能力。另外，兩個測度直接的聯(lián)系是重構后的圖像是通過系統(tǒng)本身采樣特性逆傅里葉變換獲取的，通過重構圖像與原目標圖像之間的互信息來對光學成像系統(tǒng)的成像質量做補充評估，使評價結果更加全面客觀。

19、（2）本發(fā)明創(chuàng)造所述的光子集成干涉成像系統(tǒng)的重構像質評價方法，分別采用離散化調制傳遞函數(shù)和多分辨率互信息作為性能測度，并根據(jù)相關的物理關系對同等等效口徑下的不同光子集成干涉成像系統(tǒng)的離散化調制傳遞函數(shù)以及重構圖像的多分辨率互信息進行分析，其中，重構圖像的多分辨分解采用高斯金字塔進行分解。本發(fā)明基于空域和頻域兩個測度實現(xiàn)了對光子集成干涉成像系統(tǒng)的重構像質的客觀評價，即本發(fā)明從光學傳遞特性與信息獲取能力兩個方面實現(xiàn)了對光子集成干涉成像系統(tǒng)的重構像質的客觀評價，且評價結果準確全面，對于評價光子集成干涉成像系統(tǒng)的成像質量評價具有重要意義。

技術特征：

1.一種光子集成干涉成像系統(tǒng)的重構像質評價方法，其特征在于：具體包括如下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的光子集成干涉成像系統(tǒng)的重構像質評價方法，其特征在于：在步驟s1中，光子集成干涉成像系統(tǒng)的離散化調制傳遞函數(shù)的計算公式為：

3.根據(jù)權利要求1所述的光子集成干涉成像系統(tǒng)的重構像質評價方法，其特征在于：在所述步驟s3中，所述原始圖像組和所述重構圖像組各自包含的圖像的數(shù)量相同，且分辨率一一對應。

4.根據(jù)權利要求1所述的光子集成干涉成像系統(tǒng)的重構像質評價方法，其特征在于：在所述步驟s4中，互信息計算公式為：

技術總結
本發(fā)明屬于光子集成干涉成像技術領域，尤其涉及一種光子集成干涉成像系統(tǒng)的重構像質評價方法。方法包括：S1：根據(jù)光子集成干涉成像系統(tǒng)的參數(shù)，對光子集成干涉成像系統(tǒng)的離散化調制傳遞函數(shù)進行計算；S2：利用光子集成干涉成像系統(tǒng)對原始圖像進行圖像采集，獲得重構圖像；S3：利用高斯金字塔依次對原始圖像和重構圖像進行多分辨率分解，獲得原始圖像組和重構圖像組；S4：將原始圖像組和重構圖像組各自包含的具有相同分辨率的圖像進行互信息計算；S5：根據(jù)步驟S1和步驟S4的計算結果實現(xiàn)對光子集成干涉成像系統(tǒng)的像質評價。本發(fā)明基于空域和頻域兩個測度對光子集成干涉成像系統(tǒng)的重構像質進行客觀評價，彌補了單一維度的評價缺失。

技術研發(fā)人員：王鹍,朱友強,劉欣悅,安其昌,楊晨
受保護的技術使用者：中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/28