Способ повышения разрешения изображений, получаемых с помощью матричных фотоприемников

Изобретение относится к области получения изображений и касается способа повышения разрешения изображения, получаемого с помощью матричного фотоприемника. Способ основан на приеме оптического излучения фоточувствительными элементами матричного фотоприемника с попеременным перекрытием части фоточувствительной поверхности матричного фотоприемника и использовании алгоритма расчета получившихся субпикселей, заключающегося в 3-тактовом действии. На первом такте производится измерение интенсивностей оптического излучения полностью открытыми фоточувствительными элементами матричного фотоприемника (ФЧЭ МФП). На втором такте динамическим транспарантом вертикально перекрывается часть фоточувствительной поверхности (ФЧП) каждого ФЧЭ МФП площадью S=S_ФЧЭ/2 и измеряется суммарная интенсивность оптического излучения его открытой части. На третьем такте горизонтально перекрывается часть ФЧЭ МФП и измеряется суммарная интенсивность оптического излучения открытой части ФЧЭ МФП, производится расчет каждой интенсивности оптического излучения, попадающего на рассчитанные субпиксели ФЧП ФЧЭ МФП, и формируется изображение с разрешением, увеличенным в 4 раза. Технический результат заключается в повышении разрешающей способности оптико-электронного средства без изменения размерности матрицы фотоприемников. 1 ил.

 

Изобретение относится к системам получения изображений с помощью оптико-электронных приборов и может быть использовано в системах оптико-электронного наблюдения и системах обработки изображений.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) к заявленному изобретению является способ повышения разрешения (заявка на изобретение №2016117565, Гревцева А.И., Козирацкого А.Ю., Козирацкого Ю.Л. и других, Способ повышения разрешения изображения, G01T 3/4053, H04N 5/335, 2016 г.), включающий последовательное перемещение непрозрачного элемента над фоточувствительной поверхностью (ФЧП) фоточувствительных элементов (ФЧЭ) матричного фотоприемника (МФП) и расчетом интенсивностей закрытых субпикселей на основе полученных интенсивностей открытых субпикселей.

Аналогу присущи недостатки, заключающиеся в сложности алгоритма расчета получаемых субпикселей и его технической реализацией, низкой надежностью устройства, его реализующего связанной с требованиями по точности позиционирования непрозрачного элемента над ФЧП МФП, наличием больших временных затрат, необходимых для увеличения разрешения получаемого изображения.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение разрешающей способности оптико-электронного средства без изменения размерности матрицы его фотоприемников.

Технический результат достигается тем, что в известном способе повышения разрешения, основанном на приеме оптического излучения ФЧЭ МФП с попеременным перекрытием части ФЧП МФП и использованием нового алгоритма расчета получившихся субпикселей, заключающегося в 3-х тактовом действии, на первом такте производится измерение интенсивностей оптического излучения полностью открытыми ФЧЭ МФП, на втором такте - вертикально перекрывается часть ФЧП каждого ФЧЭ МФП площадью S=S_ФЧЭ/2 (где S - площадь участка ФЧП ФЧЭ, S_ФЧЭ - площадь ФЧП ФЧЭ) динамическим транспарантом площадью S и измеряется суммарная интенсивность оптического излучения открытой части ФЧЭ МФП, на третьем такте горизонтально перекрывается часть ФЧЭ МФП и измеряется суммарная интенсивность оптического излучения открытой части ФЧЭ МФП, производится расчет каждой интенсивности оптического излучения, попадающего на рассчитанные субпиксели ФЧП ФЧЭ МФП, формируется изображение с разрешением, увлеченным в 4 раза.

Сущность предлагаемого способа заключается в увеличении разрешения изображения в 4 раза за три такта, 1 такт - измерение полностью открытой ФЧП МФП интенсивности оптического излучения, 2 такт - вертикальное перекрытие части ФЧП ФЧЭ и измерение интенсивности оптического излучения, 3 такт - горизонтальное перекрытие и расчет получившихся субпикселей на основе полученных интенсивностей.

На чертеже 1, в качестве примера, (где 1 - один элемент МФП, 2, 4 - открытые участки элемента МФП, 3 - непрозрачный элемент, перекрывающий часть оптического потока, 5 - субпиксели (6, 7, 8, 9) получаемые после применения данного метода), представлен один элемент МФП 1, разрешающую способность которого необходимо увеличить в 4 раза. Для этого на 1-ом такте действия алгоритма замеряется интенсивность оптического излучения, падающего на полностью открытую ФЧП ФЧЭ МФП Z (этап 10). После чего на втором такте (этап 11) происходит вертикальное перекрытие ФЧП элемента 1 непрозрачным элементом 3 с площадью S=S_ФЧЭ/2, где S_ФЧЭ - площадь ФЧЭ МФП, а на третьем такте (этап 12) происходит горизонтальное перекрытие ФЧП элемента 1 непрозрачным элементом 3 с площадью S. Измеряются интенсивности оптического излучения M, N падающего на открытые участки ФЧЭ МФП 2,4. Зная интенсивность полностью открытой ФЧП ФЧЭ МФП Z (этап 10) и интенсивности открытых участков ФЧЭ МФП M, N (этап 11, 12) вычисляются суммарные интенсивности закрытых участков ФЧЭ МФП. ПО результатам измерений получаем следующую систему уравнений:

где I₆, I₇, I₈, I₉ - соответственно интенсивности оптического излучения падающего на 6, 7, 8 и 9 субпиксели ФЧЭ МФП. Данная система уравнений (1) является рекуррентной и имеет множество решений, поэтому необходимо ввести некоторое условие для ее решения. В связи с тем, что элементы разрешения и размеры технологического межэлементного зазора достаточно малы и составляют всего несколько нм, интенсивности светового потока, падающего на ФЧЭ ФЧП МФП будут отличаться незначительно. Для решения данной системы уравнений можно предположить, что

Решением данной системы уравнений являются новые четыре значения интенсивностей каждого субпикселя (этап 13).

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен способ повышения разрешения, основанный на приеме оптического излучения ФЧЭ МФП с попеременным перекрытием части ФЧП МФП и использованием нового алгоритма расчета получившихся субпикселей, заключающегося в 3-х тактовом действии, на первом такте производится измерение интенсивностей оптического излучения полностью открытыми ФЧЭ МФП, на втором такте - вертикально перекрывается часть ФЧП каждого ФЧЭ МФП площадью S=S_ФЧЭ/2 (где S - площадь участка ФЧП ФЧЭ, S_ФЧЭ - площадь ФЧП ФЧЭ) динамическим транспарантом площадью S и измеряется суммарная интенсивность оптического излучения открытой части ФЧЭ МФП, на третьем такте горизонтально перекрывается часть ФЧЭ МФП и измеряется суммарная интенсивность оптического излучения открытой части ФЧЭ МФП, производится расчет каждой интенсивности оптического излучения, попадающего на рассчитанные субпиксели ФЧП ФЧЭ МФП, формируется изображение с разрешением, увлеченным в 4 раза.

Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы типовые оптические, радиотехнические и механические узлы и устройства.

Способ повышения разрешения изображения, получаемого с помощью матричного фотоприемника, основывается на приеме оптического излучения фоточувствительными элементами матричного фотоприемника с попеременным перекрытием части фоточувствительной поверхности матричного фотоприемника и использованием нового алгоритма расчета получившихся субпикселей, заключающегося в 3-тактовом действии, на первом такте производится измерение интенсивностей оптического излучения полностью открытыми фоточувствительными элементами матричного фотоприемника, на втором такте вертикально перекрывается часть фоточувствительной поверхности каждого фоточувствительного элемента матричного фотоприемника площадью S=S_ФЧЭ/2 (где S - площадь участка фоточувствительной поверхности фоточувствительного элемента, S_ФЧЭ - площадь фоточувствительной поверхности фоточувствительного элемента) динамическим транспарантом площадью S и измеряется суммарная интенсивность оптического излучения открытой части фоточувствительного элемента матричного фотоприемника, на третьем такте горизонтально перекрывается часть фоточувствительного элемента матричного фотоприемника и измеряется суммарная интенсивность оптического излучения открытой части фоточувствительного элемента матричного фотоприемника, производится расчет каждой интенсивности оптического излучения, попадающего на рассчитанные субпиксели фоточувствительной поверхности фоточувствительного элемента матричного фотоприемника, формируется изображение с разрешением, увеличенным в 4 раза.