研究利用傅里叶叠层成像技术对移动物体进行高分辨率成像

近日，中国科学院合肥物质科学研究院王迎建研究员团队提出了一种高效实现运动物体傅里叶叠层成像技术的方法，成功实现了高分辨率成像远距离移动的物体。

相关结果发表在OpticsExpress上，并作为编辑推荐。

傅里叶叠层成像技术结合相位恢复算法和合成孔径技术，实现物体的高分辨率成像，可应用于微观和宏观成像领域。但其应用主要集中在静止物体上，在实际场景中对运动物体的高分辨率成像方面存在差距。

在这项研究中，通过深入研究镜头的成像原理和傅里叶变换特性，研究小组发现照明区域内的物体运动会导致夫琅和费衍射场发生相移，而其他信息不受影响。利用图像配准技术，可以消除这种相移。

所提出的方法采用单个小孔径成像相机来捕获运动物体的连续低分辨率图像。通过配准，这些连续图像被视为是在静止条件下捕获的。随后，先进的算法能够重建与大孔径检测获得的图像相当的高分辨率图像。

然而，扩展相干光源的使用引入了散斑干扰的挑战，这可能导致物体信息的丢失。

为了解决这个问题，研究人员从同一相机位置连续收集移动物体的多张图像。通过对这些图像进行配准和平均，可以减轻散斑干扰的影响，从而提高图像质量。在室内实验中，单个小孔径成像相机成功实现了运动物体的高分辨率成像，产生的图像相当于2.5倍大孔径探测所获得的图像。

这项研究标志着单相机傅里叶叠层成像首次应用于移动物体，从而在此类场景中实现高分辨率成像。这些发现代表了重大的技术突破，扩大了傅立叶叠层成像的应用潜力，并开辟了该领域的新可能性。