运动目标距离鲁棒型亚像素鬼成像研究

Ghost imaging has broad application prospects in areas such as military reconnaissance, earth observation, space-sky exploration and so on. In these applications, the target movement will break down the imaging conditions of ghost imaging, resulting in the deterioration of imaging quality and the decrease of imaging resolution. This project will conduct researches on the improvement of the imaging quality and resolution for the moving target ghost imaging: study the imaging principle and model of moving target ghost imaging, analyze the relationship among the axial and tangential movement, moving speed, etc., and the imaging quality, and study the distance robust ghost imaging approach with stable speckle fields; analyze the relationship between the speckle field and the imaging resolution, and study the optimization method for constructing the sub-pixel translation ghost imaging speckle field so as to improve the imaging resolution of the ghost image; study the correlation mechanism between the optimization parameters and the reconstructed image quality during the compressed sensing image reconstruction process, and study the adaptive parameter selection algorithm and the image reconstruction speed optimization method. This project provides a reference technology to solve the imaging quality deterioration problem caused by the moving target in ghost imaging, and gives a technical support for achieving sub-pixel spatial resolution and high quality ghost imaging of moving targets.

鬼成像在军事侦察、对地观测、空天探测等领域有广阔的应用前景，在这些应用中，目标运动会打破鬼成像的成像条件导致成像质量恶化，成像分辨率下降。本项目拟开展提高运动目标鬼成像的成像质量、成像分辨率研究：研究运动目标鬼成像的成像原理和模型，分析轴向、切向运动及运动速度等因素与成像质量间的关联关系，研究具有稳定散斑场的距离鲁棒型鬼成像方法；分析散斑场与成像分辨率的内在关系，研究亚像素平移鬼成像散斑场构建优化方法，提升鬼成像的成像分辨率；研究压缩感知图像重构过程优化参数与重构质量的关联机理，参数自适应选择优化算法及图像重构速度优化方法。本项目研究为解决目标运动造成鬼成像的成像质量恶化问题提供了一种参考技术途径，并为实现运动目标亚像素级空间分辨率、高质量鬼成像提供了技术支撑。

鬼成像在军事侦察、对地观测、空天探测等领域有广阔的应用前景，在这些应用中，目标运动会打破鬼成像的成像条件导致成像质量恶化，成像分辨率下降。针对上述问题，本项目研究了提高运动目标鬼成像的成像质量、成像分辨率的方法：建立了运动目标鬼成像的成像模型，分析了轴向、切向运动及运动速度等因素与成像质量间的关联关系，研究了具有稳定散斑场的距离鲁棒型鬼成像方法，提出了不确定成像距离的计算鬼成像、衍射场自适应计算鬼成像，所提出的方法可以确保散斑衍射场的无畸变传输，同时使散斑衍射场的尺寸在传播过程中保持稳定，实现了移动物体和静态物体的高质量成像；研究了基于正交散斑调制的鬼成像方法，提出了四连通域优化的哈达玛鬼成像、在线自适应哈达玛鬼成像，研究结果表明所提出方法提高了鬼成像的分辨率以及成像效率；提出了亚奈奎斯特深度学习鬼成像、基于深度学习的去噪鬼成像、混合神经网络鬼成像方法，实现了低采样率、高质量鬼成像图像重建。在计划研究内容之外，开展了水下鬼成像应用与方法研究，提出了基于小波变换的压缩水下计算鬼成像方法，同时针对深海水下作业机械设备、海底地貌、障碍物等复杂目标物，探索研究了深海多光谱超分辨率鬼成像方案的可行性。本项目研究为解决目标运动造成鬼成像的成像质量恶化问题提供了一种参考技术途径，并为实现运动目标高空间分辨率、高质量鬼成像提供了技术支撑。