基于二維壓電透射式微掃描器的紅外超分辨率成像

在各類成像應(yīng)用中，一般都需要高分辨率的圖像。例如在國防、醫(yī)療、科研、軍事等各領(lǐng)域中，高分辨率的圖像更有助于監(jiān)控、診斷、研究、偵查等。然而，在各種場合，圖像分辨率往往不能滿足應(yīng)用的要求。

因此，為了在目前的探測器上實(shí)現(xiàn)高分辨率的成像，超分辨率技術(shù)得以出現(xiàn)和發(fā)展。超分辨率技術(shù)一般分三類，一種是主要考慮多幀亞像素級(jí)位移，對(duì)模糊因子考慮較少；另一種是對(duì)成像中模糊因子進(jìn)行估計(jì)，例如通過多通道盲反卷積；還有一類是兩者的相結(jié)合。超分辨率技術(shù)在紅外成像領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，一般通過微掃描技術(shù)，獲取多幀亞像素位移圖像，再通過各種超分辨率算法以得到高分辨率的圖像。

因此，為了獲取高分辨率的圖像，多幅具有亞像素級(jí)位移圖像的獲取是其前提條件。而亞像素級(jí)位移圖像的獲取需要通過微掃描來實(shí)現(xiàn)。微掃描一般是指對(duì)探測器進(jìn)行的亞像素的微位移調(diào)整，從而獲取相應(yīng)亞像素位移的圖像序列。

在透射式微掃描器中，微位移的實(shí)現(xiàn)可通過芯明天N62.XY20二維壓電掃描臺(tái)來實(shí)現(xiàn)，它的內(nèi)部分為X向運(yùn)動(dòng)壓電陶瓷和Y向運(yùn)動(dòng)壓電陶瓷。?

下圖中為芯明天二維壓電掃描臺(tái)應(yīng)用于紅外熱成像儀。

N62.XY20透射式微掃描器可在X和Y方向上進(jìn)行順序微位移，使像點(diǎn)達(dá)到半個(gè)像素的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)2×2微掃。

透射式微掃描器實(shí)現(xiàn)２×２微掃的原理1

透射式微掃描器實(shí)現(xiàn)２ｘ２微掃的原理2

N62.XY20透射式微掃描器的控制原理如下圖所示。X向控制信號(hào)（模擬或數(shù)字）經(jīng)過微掃驅(qū)動(dòng)電路施加至X向運(yùn)動(dòng)壓電陶瓷，從而使得微掃器進(jìn)行X向的微位移，同時(shí)，N62.XY20壓電掃描臺(tái)中配有閉環(huán)反饋傳感器，會(huì)將X向運(yùn)動(dòng)位置反饋于微掃驅(qū)動(dòng)電路，形成閉環(huán)回路控制。Y向同理。該控制過程保證了N62.XY20透射式微掃描器快速、精準(zhǔn)的微位移調(diào)整，以利于探測器獲取多幀亞像素圖像。

透射式微掃描器框圖

N62.XY20透射式微掃描器驅(qū)動(dòng)方式

下圖中，上下左右四處方框代表的是N62.XY20透射式微掃描器兩個(gè)方向相對(duì)應(yīng)的壓電陶瓷，可以看出，它的驅(qū)動(dòng)方式為差分驅(qū)動(dòng)方式，每一方向都需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓范圍在0到150V和一個(gè)恒定電壓+150V。微掃器體在零位置時(shí)，需每通道驅(qū)動(dòng)電壓在75V（出廠時(shí)根據(jù)位移所對(duì)應(yīng)的電壓確定）位置，當(dāng)每通道驅(qū)動(dòng)電壓高于75V時(shí)，微掃器體位置向X1、Y2方向移動(dòng)，當(dāng)每通道驅(qū)動(dòng)電壓低于75V時(shí)，微掃器體位置向X2、Y1方向移動(dòng)。通過外部0~5V或0~10V模擬信號(hào)輸入（可自由選擇），控制微掃器體整個(gè)臺(tái)面進(jìn)行滿行程移動(dòng)。

N62.XY20透射式微掃描器驅(qū)動(dòng)原理圖

fqj