基于多重欠采样实现光学遥感器像能量超频采样的方法

摘要

本发明基于多重欠采样实现光学遥感器像能量超频采样的方法，包括下列步骤：确定光学遥感器焦面像元尺寸以及在该像元尺寸下的采样频率f₁和所需采样频率f₂；计算成像信号的移动步数k和移动步长dx；利用采样频率f₁对光学遥感器像能量进行采样得到采样数据矩阵SD；将得到的采样数据矩阵SD进行数据处理，计算得到采样频率f₂下的采样值。本发明基于欠采样焦面对真实像能量分布的进行不同位置的采样，从而实现欠采样焦面的超分辨率采样。在提高采样频率的同时，采样数据都是真实像能量分布上的值，本发明有较高的实用价值，在实现光学遥感器光学传递函数的计算有着重要的应用。

主权项

基于多重欠采样实现光学遥感器像能量超频采样的方法，其特征在于包括下列步骤：(1)确定光学遥感器焦面像元尺寸a以及在该像元尺寸下的采样频率f₁和所需采样频率f₂，f₂＞f₁；(2)计算成像信号的移动步数k和移动步长dx：k＝f₂/f₁，且向上取整dx＝a/k(3)利用采样频率f₁对光学遥感器像能量进行采样得到采样数据矩阵SD；具体实现方法如下：(3a)利用采样频率f₁对像能量进行采样，得到采样数据SD₁，记为：SD₁＝[P₁₁P₁₂…P_1n]其中P₁₁＝x₁+x₂+…+x_kP₁₂＝x_k+1+x_k+2+…+x_2k...P_1n＝x_kn‑k+1+x_kn‑k+2+…+x_knP₁₁，P₁₂，…，P_1n为像能量在采样频率f₁下的采样值，n为采样像元数，取正整数，X＝[x₁,x₂…x_kn…]为像能量在采样频率f₂下的采样值；(3b)将成像信号相对于光学遥感器的焦面移动dx，再利用采样频率f₁对像能量进行采样得到采样数据SD₂，记为：SD₂＝[P₂₁P₂₂…P_2n]其中P₂₁＝x₂+x₃+…+x_k+1P₂₂＝x_k+2+x_k+3+…+x_2k+1...P_2n＝x_kn‑k+2+x_kn‑k+3+…+x_kn+1P₂₁，P₂₂，…，P_2n为像能量在采样频率f₁下的采样值；(3c)以此类推，将成像信号相对于光学遥感器的焦面第k‑1次移动dx，再利用采样频率f₁对像能量进行采样得到采样数据SD_k，记为：SD_k＝[P_k1P_k2…P_kn]其中P_k1＝x_k+x_k+1+…+x_2k‑1P_k2＝x_2k+x_2k+1+…+x_3k‑1...P_kn＝x_kn+x_kn+1+…+x_kn+k‑1P_k1，P_k2，…，P_kn为像能量在采样频率f₁下的采样值；(3d)将步骤(3a)‑(3c)得到采样数据SD₁，SD₂…SD_k组成采样数据矩阵SD：$SD=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{SD}}_1\\ .\\ .\\ {\mathrm{SD}}_r\\ .\\ .\\ {\mathrm{SD}}_k\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccccc}{P}_{11}& \mathrm{..}& P_{1c}& \mathrm{..}& P_{1n}\\ .& & .& & .\\ .& & .& & .\\ P_{r1}& \mathrm{..}& P_{rc}& \mathrm{..}& P_{rn}\\ .& & .& & .\\ .& & .& & .\\ P_{k1}& \mathrm{..}& P_{kc}& \mathrm{..}& P_{kn}\end{array}\right]$其中，r为小于k的正整数，c为小于n的正整数；(4)将步骤(3)中得到的采样数据矩阵SD进行数据处理，计算得到采样频率f₂下的采样值X＝[x₁,x₂…x_kn…]，具体计算方法如下：令得到$\left[\begin{array}{c}{x}_1\\ x_2\\ .\\ .\\ x_{k-1}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{P}_{1n}/k-(\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{P}_{2i}-\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{P}_{1i})\\ P_{1n}/k-(\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{P}_{3i}-\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{P}_{2i})\\ .\\ .\\ P_{1n}/k-(\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{P}_{ki}-\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{P}_{(k-1)i})\end{array}\right]$将代入下式得到在采样频率f₂下的采样值X＝[x₁,x₂…x_kn…]：$X_s=P_{ij}-\underset{h=s-k}{\overset{s-1}{\Sigma }}{x}_h$X_s为采样频率f₂下序号从k到kn的采样值x；其中P_ij为采样矩阵SD中的值，k<s≤kn，s为正整数，的余数，