“八六三”对地观测与导航领域强度关联遥感成像技术研究主题.pdfVIP

“八六三”对地观测与导航领域强度关联遥感成像技术研究主题项目 强度关联遥感成像技术研究 （一期） 简 报 第 １期 （总第 １期） 2012年３月 特别报道 l 强度关联遥感成像 技术 l 2011 年项目研究工作进展总结 项目动态 l 2011 年8月在潜山举行项目启动及学术研讨 会 l 2012 年3月进行 了项目中期评估 交流合作 l 开展与法国里尔第一 大学量子光学和量子信息研究小 组的交流合作 l 积极参与压缩传感理论及应用国际讨论会 l 积极参与 CLEO和 SPIE 等国际学术会议 特别报道 强度关联遥感成像技术 现有遥感成像技术建立在以电磁场波动理论为物理学基础、经典香农信息理 论为信息论基础的传统 Fourier 光学理论体系之内，其成像分辨率、图像获取效 率及探测灵敏度的理论极限分别受制于经典成像系统分辨率衍射极限、奈奎斯特 采样率极限和探测器的量子热噪声极限。强度关联遥感成像是以电磁场的经典及 量子相干性理论为物理学基础、以现代信息理论 （如压缩感知）为信息论基础的 能突破传统遥感成像技术成像分辨率、图像获取效率及探测灵敏度理论极限的全 新一代遥感成像体系。 2011 年项目研究工作进展总结 2011 年各课题进展情况总体良好，在完成前期可行性论证的基础上，各课 题组按计划开展研究工作，推进进度正常，达到了本年度的预期考核指标。 多光谱关联成像实现了可见光波段单光子计数探测灵敏度下的超高灵敏度 压缩感知关联成像，在国际上首次将压缩感知理论的应用推进到了光量子水平， 并和法国里尔第一大学合作在国际上率先开展了量子水平下的基于压缩感知的 超分辨图像恢复以及弱光场中基于压缩感知技术的量子极限研究，为实现微光 （月光、星光）条件下的多光谱关联成像打下了基础 （图 1）。相关研究工作已 被邀请 在 2012 年 SPIE QUANTUM COMMUNICATION AND QUANTUM IMAGING X COFERENCE 会议以及 2012 年的 CLEO 会议上做大会报告。此外，在基于位相掩膜 的单帧曝光多光谱压缩关联成像方案实验研究中也取得了关键性的突破，为发展 具有全部自主知识产权、且关键元器件不依赖于国外的高可靠性多光谱关联成像 工程样机开辟了现实可行的技术途径。 1 图 １. 国际上第一个单光子计数探测模式下的压缩感知成像实验结果，分别为 256×64 分辨 率的 “NSSC”和 181×79 分辨率的 “BIT”。 激光三维强度关联成像研究在国际上首次实验演示了野外一公里量级探测 距离上分辨率为 １cm、超衍射极限分辨 ２倍以上的强度关联成像，实现了课题研 究过程中的标志性突破 （图２）。完成了运动环境下关联成像分辨率与运动参数 之间关系的理论与实验验证研究，验证了理论结果的准确性。开展了复数信号压 缩传感理论与影像重构中的各种典型算法、目标稀疏特性等理论方面的研究；初 步完成了GPU 并行计算、大容量内存利用等方面的自编软件验证。 微波关联成像进一步深入推进了对微波随机辐射机理的研究，明确了基于微 波随机辐射场的空间凝视成像与传统的实孔径成像的区别，研究了在微波随机辐 射作用下的辐射信息空间分布特性；从理论分析和数字仿真两方面初步研究了微 波随机辐射源的构造技术 （图３,图４）。分析了随机场凝视图像不同时空获取约 束条件下的图像质量要素表征特征，研究了图像质量要素的评价方法与判别准 则。在经过