变权重的光子集成干涉阵列优化方法

本发明属于光子集成干涉成像，尤其涉及一种变权重的光子集成干涉阵列优化方法。

背景技术：

1、光子集成干涉成像是近几年发展起来的新型成像体制，有望替代传统的光学成像系统，能够实现大视场、高分辨的成像需求。在对光子集成干涉成像技术进行研究的过程中，光子集成干涉阵列的设计与优化一直都是国内外学者关注的重点问题，光子集成干涉阵列的排布形式以及干涉基线的搭配方式直接影响着光子集成干涉成像系统的探测能力，由于光子集成干涉成像系统对目标频谱的采集是稀疏且不连续的，现有的阵列优化方法偏向于中低频信息采集，无法实现高频信息的获取，从而导致在成像目标的重构过程中存在严重的伪影，因此，光子集成干涉阵列的合理优化，能够有效增强光子集成干涉成像系统在频域的覆盖能力。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明创造旨在提供一种变权重的光子集成干涉阵列优化方法，以有效减少干涉基线配对过程中的冗余问题，且有效提高了干涉基线的利用率。

2、为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

3、一种变权重的光子集成干涉阵列优化方法，具体包括如下步骤：

4、s1：获取光子集成干涉阵列的排布形式；

5、s2：根据光子集成干涉阵列的排布形式，计算光子集成干涉成像系统的点扩散函数和重构图像的均方根误差；

6、s3：利用光子集成干涉成像系统的点扩散函数和重构图像的均方根误差构建光子集成干涉阵列的目标函数；

7、s4：设置目标函数的第一权重因子的调整间隔，并按照第一权重因子的调整间隔依次调整第一权重因子和与第一权重因子对应的第二权重因子；

8、s5：将步骤s4获得的所有第一权重因子和与所有第一权重因子一一对应的第二权重因子依次代入目标函数进行计算；

9、s6：将经步骤s5计算获得的目标函数的最小值所对应的光子集成干涉阵列作为最优光子集成干涉阵列。

10、进一步的，步骤s1具体包括如下步骤：

11、s11：根据光子集成干涉阵列的最外环半径和最大基线，确定光子集成干涉阵列的排布约束公式：

12、；

13、；

14、；

15、其中，s.t.bmax为最长基线长度的限制条件，为光子集成干涉阵列的最长基线，a为光子集成干涉阵列的等效口径，且a为常数，为光子集成干涉阵列的阶阵列，为光子集成干涉阵列的阶阵列，为阶阵列的子孔径的直径，为阶阵列的子孔径的直径，为能满足光子集成干涉系统的探测灵敏度的最小孔径；

16、s12：根据光子集成干涉阵列的排布约束公式确定阶阵列的初始值、阶阵列的初始值、阶阵列的子孔径的直径的初始值和阶阵列的子孔径的直径的初始值，获取光子集成干涉阵列的排布形式。

17、进一步的，在步骤s3中，目标函数f的计算公式为：

18、；

19、其中，为第一权重因子，为第二权重因子，psf为点扩散函数，mse为均方根误差。

20、进一步的，在步骤s4中，第一权重因子和与第一权重因子对应的第二权重因子的和为1。

21、进一步的，在步骤s2中，光子集成干涉成像系统的点扩散函数的计算公式为：

22、；

23、其中，a为光子集成干涉成像系统的单个微透镜的半径，f为单个微透镜的焦距，λ为入射光的波长，j1为一级贝塞尔函数，psf为光子集成干涉成像系统的中心微透镜的点扩散函数，j为重构图像的像素亮度值的纵坐标，(x，y)为光子集成干涉成像系统的成像平面的坐标，(xn，yn）为光子集成干涉阵列的第n个子孔径的坐标；

24、重构图像的均方根误差mse的计算公式为：

25、；

26、其中， h和 w分别为重构图像的高度和宽度，为原始目标的像素亮度值，为重构图像的像素亮度值。

27、与现有技术相比，本发明创造能够取得如下有益效果：

28、本发明创造所述的变权重的光子集成干涉阵列优化方法，利用光子集成干涉成像系统的点扩散函数和均方根误差建立光子集成干涉阵列的目标函数，并将不同的第一权重因子和不同的第二权重因子代入目标函数，获取不同的目标函数值，最后，将最小目标函数值所对应的光子集成干涉阵列作为最优的光子集成干涉阵列，本发明能够从光子集成干涉成像系统本身的psf以及重构图像的mse这两个测度去对阵列进行优化，有效的避免了传统优化方法在单一测度的优化手段，增强了光子集成干涉成像系统的综合性能。

技术特征：

1.一种变权重的光子集成干涉阵列优化方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的变权重的光子集成干涉阵列优化方法，其特征在于：所述步骤s1具体包括如下步骤：

3.根据权利要求1所述的变权重的光子集成干涉阵列优化方法，其特征在于：在所述步骤s3中，所述目标函数f的计算公式为：

4.根据权利要求1所述的变权重的光子集成干涉阵列优化方法，其特征在于：在所述步骤s4中，所述第一权重因子和与所述第一权重因子对应的第二权重因子的和为1。

5.根据权利要求1所述的变权重的光子集成干涉阵列优化方法，其特征在于：在所述步骤s2中，光子集成干涉成像系统的点扩散函数的计算公式为：

技术总结本发明属于光子集成干涉成像技术领域，尤其涉及一种变权重的光子集成干涉阵列优化方法，包括：S1：获取光子集成干涉阵列的排布形式；S2：计算点扩散函数和均方根误差；S3：构建光子集成干涉阵列的目标函数；S4：设置目标函数的第一权重因子的调整间隔，并按照第一权重因子的调整间隔依次调整第一权重因子和与第一权重因子对应的第二权重因子；S5：将步骤S4获得的所有第一权重因子和与所有第一权重因子一一对应的第二权重因子依次代入目标函数进行计算；S6：将经步骤S5计算获得的目标函数的最小值所对应的光子集成干涉阵列作为最优光子集成干涉阵列。本发明有效提高了干涉基线的利用率。技术研发人员：王鹍,朱友强,刘欣悦,安其昌,杨晨受保护的技术使用者：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所技术研发日：技术公布日：2024/8/27