本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于直接點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)測量的氣動(dòng)退化圖像復(fù)原校正系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

帶有光學(xué)成像探測、制導(dǎo)系統(tǒng)的飛行器在大氣層內(nèi)以高超聲速飛行時(shí)，飛行器的光學(xué)窗口與大氣之間將發(fā)生劇烈的相互作用而產(chǎn)生氣體電離等現(xiàn)象，致使氣體溫度、密度、壓力及化學(xué)組成結(jié)構(gòu)均發(fā)生變化，上述氣體周圍光束傳播介質(zhì)的復(fù)雜變化，使得飛行器的機(jī)載光學(xué)成像系統(tǒng)的目標(biāo)成像產(chǎn)生劇烈的畸變，引起目標(biāo)瞄準(zhǔn)誤差、圖像跳動(dòng)、模糊，這種效應(yīng)即是氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)。

上述效應(yīng)使得圖像傳輸光束產(chǎn)生波像差，影響其在光探測接收器上的成像質(zhì)量、準(zhǔn)確度和清晰度而限制了飛行器對(duì)目標(biāo)的瞄準(zhǔn)、識(shí)別和追蹤能力，因此，氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)的校正有著重要意義。

現(xiàn)有技術(shù)中提出了一種氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)校正裝置，該裝置通過哈特曼波前傳感器實(shí)時(shí)測量波前畸變，再通過該波前畸變實(shí)時(shí)校正攝取到的原圖像數(shù)據(jù)以復(fù)原得到清晰的圖像數(shù)據(jù)。

現(xiàn)有技術(shù)的氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)校正裝置中，采用哈特曼波前傳感器測量波前畸變，而該傳感器造價(jià)昂貴，使得整個(gè)裝置的成本較高，并且由于該傳感器在使用前需要進(jìn)行初始化操作(如標(biāo)定和調(diào)試)且難度較大，增加了整個(gè)裝置的操作復(fù)雜度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于直接點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)測量的氣動(dòng)退化圖像復(fù)原校正系統(tǒng)，通過直接獲取激光畸變?cè)唇?jīng)過氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)而導(dǎo)致的波前畸變所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，以實(shí)現(xiàn)由上述波前畸變所導(dǎo)致的退化圖像的復(fù)原，系統(tǒng)復(fù)雜度較低，且小型化、成本較低而實(shí)用性較強(qiáng)。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于直接點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)測量的氣動(dòng)退化圖像復(fù)原校正系統(tǒng)，該系統(tǒng)具體包括：采集裝置、測量裝置和復(fù)原裝置；

所述采集裝置，用于獲取受到氣動(dòng)激波層擾動(dòng)的目標(biāo)區(qū)域圖像；

所述測量裝置，用于發(fā)射激光光束，得到聚焦在氣動(dòng)激波層外的遠(yuǎn)場聚焦光斑；接收所述遠(yuǎn)場聚焦光斑的散射光波經(jīng)過氣動(dòng)激波層后產(chǎn)生的畸變波前；利用透鏡成像的傅里葉變換性質(zhì)對(duì)所述畸變波前進(jìn)行成像后進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，得到所述畸變波前對(duì)應(yīng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)；

所述復(fù)原裝置，用于對(duì)受到氣動(dòng)激波層擾動(dòng)的所述目標(biāo)區(qū)域圖像與所述點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)進(jìn)行反卷積運(yùn)算，得到目標(biāo)區(qū)域的復(fù)原圖像。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中，所述測量裝置包括激光器、光束遠(yuǎn)場聚焦器、第一鏡頭和圖像傳感器。

所述激光器，用于發(fā)射激光光束；

所述光束遠(yuǎn)場聚焦器包括：透鏡和望遠(yuǎn)鏡；所述光束遠(yuǎn)場聚焦器與所述激光器匹配設(shè)置，用于根據(jù)所述透鏡對(duì)所述激光光束的發(fā)散角進(jìn)行壓縮處理，利用望遠(yuǎn)鏡對(duì)壓縮處理后的所述激光光束進(jìn)行聚焦處理，得到小面積遠(yuǎn)場聚焦光斑，用以提高所述遠(yuǎn)場聚焦光斑的散射光波經(jīng)過氣動(dòng)激波層后產(chǎn)生的畸變波前對(duì)應(yīng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的測量精度；

所述第一鏡頭，用于接收所述遠(yuǎn)場聚焦光斑的散射光波經(jīng)過氣動(dòng)激波層后產(chǎn)生的畸變波前，根據(jù)光學(xué)原理對(duì)所述畸變波前進(jìn)行處理，得到激光光斑信號(hào)；

所述圖像傳感器與所述第一鏡頭電連接，用于接收所述激光光斑信號(hào)，對(duì)所述激光光斑信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換處理，得到所述畸變波前對(duì)應(yīng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)。

結(jié)合第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，其中，所述圖像傳感器包括光電轉(zhuǎn)換器、信號(hào)放大模塊、采樣模塊和分析模塊；

所述光電轉(zhuǎn)換器與所述第一鏡頭電連接，用于接收所述激光光斑信號(hào)，對(duì)所述激光光斑信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換處理，得到電脈沖信號(hào)；所述電脈沖信號(hào)對(duì)應(yīng)于所述點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)；

所述信號(hào)放大模塊與所述光電轉(zhuǎn)換器電連接，用于接收所述電脈沖信號(hào)，對(duì)所述電脈沖信號(hào)進(jìn)行放大處理，得到放大后的電脈沖信號(hào)；

所述采樣模塊與所述信號(hào)放大器電連接，用于接收放大后的電脈沖信號(hào)，根據(jù)預(yù)設(shè)空間間隔對(duì)放大后的所述電脈沖信號(hào)進(jìn)行采樣處理，得到數(shù)字電信號(hào)；

所述分析模塊與所述采樣模塊電連接，用于接收所述數(shù)字電信號(hào)，對(duì)所述數(shù)字電信號(hào)進(jìn)行能量分析處理，得到所述激光光斑信號(hào)的光強(qiáng)能量分布；所述光強(qiáng)能量分布對(duì)應(yīng)于所述點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第三種可能的實(shí)施方式，其中，所述采集裝置包括第二鏡頭、紅外探測器和信號(hào)處理器；

所述第二鏡頭，用于接收目標(biāo)區(qū)域發(fā)送的目標(biāo)光波，將所述目標(biāo)光波發(fā)送至所述紅外探測器；其中，所述目標(biāo)光波受到氣動(dòng)激波層擾動(dòng)，且攜帶有目標(biāo)區(qū)域的原始圖像；

所述紅外探測器，用于提取所述目標(biāo)光波對(duì)應(yīng)的紅外輻射熱量，將所述紅外輻射熱量轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)；

所述信號(hào)處理器，用于將所述模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，并對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析處理，得到與所述數(shù)字信號(hào)相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)區(qū)域圖像。

結(jié)合第一方面的第三種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第四種可能的實(shí)施方式，其中，所述系統(tǒng)還包括分光鏡；

所述分光鏡，用于接收所述遠(yuǎn)場聚焦光斑的散射光波經(jīng)過氣動(dòng)激波層后產(chǎn)生的畸變波前和所述目標(biāo)區(qū)域的目標(biāo)光波，根據(jù)光譜特性分別對(duì)所述畸變波前和所述目標(biāo)光波進(jìn)行分離處理，得到所述畸變波前的可見光部分對(duì)應(yīng)的可見光波和所述目標(biāo)光波的不可見光部分對(duì)應(yīng)的紅外光波。

結(jié)合第一方面的第四種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第五種可能的實(shí)施方式，其中，所述系統(tǒng)還包括光學(xué)匹配裝置；

所述光學(xué)匹配裝置，用于接收所述分光鏡分離得到的所述可見光波，將所述可見光波發(fā)送至所述測量裝置，用以使所述分光鏡和所述測量裝置匹配設(shè)置。

結(jié)合第一方面的第五種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第六種可能的實(shí)施方式，其中，所述復(fù)原裝置包括處理器和顯示器；

所述處理器，用于分別接收所述測量裝置輸出的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)和所述采集裝置發(fā)送的所述目標(biāo)區(qū)域圖像，根據(jù)所述目標(biāo)區(qū)域圖像、所述點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)以及所述目標(biāo)區(qū)域的原始圖像之間的卷積關(guān)系，對(duì)所述目標(biāo)區(qū)域圖像與所述點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)進(jìn)行反卷積運(yùn)算處理，得到與所述目標(biāo)區(qū)域圖像對(duì)應(yīng)的所述目標(biāo)區(qū)域的復(fù)原圖像；

所述顯示器，用于顯示所述目標(biāo)區(qū)域的復(fù)原圖像。

本發(fā)明實(shí)施例提供的基于直接點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的氣動(dòng)退化圖像復(fù)原系統(tǒng)，采用采集裝置、測量裝置和復(fù)原裝置使得整個(gè)復(fù)原校正系統(tǒng)一體化和自動(dòng)化，與現(xiàn)有技術(shù)中的氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)校正裝置采用造價(jià)昂貴的哈特曼波前傳感器進(jìn)行波前畸變的測量，需要初始化且無法直接得到點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)而導(dǎo)致裝置操作復(fù)雜度較高相比，其通過重建激光畸變?cè)礊闇y量裝置的畸變測量提供足夠的可見光波，且上述測量裝置能夠直接得到畸變波前對(duì)應(yīng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)；又通過上述采集裝置得到目標(biāo)區(qū)域圖像；最后利用復(fù)原裝置進(jìn)行目標(biāo)區(qū)域圖像與點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)之間的反卷積運(yùn)算，以實(shí)現(xiàn)退化圖像實(shí)時(shí)高效的復(fù)原校正，上述復(fù)原校正系統(tǒng)通過透鏡直接獲取畸變波前的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)并通過圖像反卷積的方法實(shí)現(xiàn)了退化圖像的高效復(fù)原校正，整個(gè)系統(tǒng)復(fù)雜度較低，且小型化、成本較低而實(shí)用性較強(qiáng)。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的基于直接點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的氣動(dòng)退化圖像復(fù)原系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的基于直接點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的氣動(dòng)退化圖像復(fù)原系統(tǒng)中測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的基于直接點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的氣動(dòng)退化圖像復(fù)原系統(tǒng)的具體應(yīng)用場景圖；

圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的基于直接點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的氣動(dòng)退化圖像復(fù)原系統(tǒng)中圖像傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的基于直接點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的氣動(dòng)退化圖像復(fù)原系統(tǒng)中采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的基于直接點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的氣動(dòng)退化圖像復(fù)原系統(tǒng)中復(fù)原裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

主要元件符號(hào)說明：

11、采集裝置；22、測量裝置；33、復(fù)原裝置；44、分光鏡；55、光學(xué)匹配裝置；111、第二鏡頭；112、紅外探測器；113、信號(hào)處理器；221、激光器；222、光束遠(yuǎn)場聚焦器；223、第一鏡頭；224、圖像傳感器；331、處理器；332、顯示器；2241、光電轉(zhuǎn)換器；2242、信號(hào)放大模塊；2243、采樣模塊；2244、分析模塊。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

現(xiàn)有技術(shù)中采用哈特曼波前傳感器測量波前畸變的氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)校正裝置，由于上述波前傳感器中微透鏡陣列造價(jià)昂貴而使得裝置的成本較高，且上述微透鏡陣列將被檢畸變波前分離為若干個(gè)波面得到對(duì)應(yīng)數(shù)量的光斑陣列而導(dǎo)致光強(qiáng)的能量比較分散，信噪比較低，此外，上述波前傳感器在使用前還需要進(jìn)行初始化操作，從而導(dǎo)致該裝置的操作復(fù)雜度較高。

為了解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于直接點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)測量的氣動(dòng)退化圖像復(fù)原校正系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過直接獲取點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的方法實(shí)現(xiàn)了退化圖像的高效復(fù)原校正，整個(gè)系統(tǒng)復(fù)雜度較低，且小型化、成本較低而實(shí)用性較強(qiáng)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的基于直接點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的氣動(dòng)退化圖像復(fù)原系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)如下：

參見圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于直接點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)測量的氣動(dòng)退化圖像復(fù)原校正系統(tǒng)，該系統(tǒng)具體包括：采集裝置11、測量裝置22和復(fù)原裝置33；

采集裝置11，用于獲取受到氣動(dòng)激波層擾動(dòng)的目標(biāo)區(qū)域圖像；

測量裝置22，用于發(fā)射激光光束，得到聚焦在氣動(dòng)激波層外的遠(yuǎn)場聚焦光斑；接收遠(yuǎn)場聚焦光斑的散射光波經(jīng)過氣動(dòng)激波層后產(chǎn)生的畸變波前；利用透鏡成像的傅里葉變換性質(zhì)對(duì)畸變波前直接進(jìn)行成像，成像光斑經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后，得到畸變波前對(duì)應(yīng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)；

復(fù)原裝置33，用于對(duì)受到氣動(dòng)激波層擾動(dòng)的目標(biāo)區(qū)域圖像與點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)進(jìn)行反卷積運(yùn)算，得到目標(biāo)區(qū)域的復(fù)原圖像。

本發(fā)明實(shí)施例提供的基于直接點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的氣動(dòng)退化圖像復(fù)原系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)中的氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)校正裝置采用造價(jià)昂貴的哈特曼波前傳感器進(jìn)行波前畸變的測量，需要初始化且無法直接得到點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)而導(dǎo)致裝置操作復(fù)雜度較高相比，其通過重建激光畸變?cè)礊闇y量裝置22的畸變測量提供足夠的可見光波，且上述測量裝置22能夠直接得到畸變波前對(duì)應(yīng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)；又通過上述采集裝置11得到目標(biāo)區(qū)域圖像；最后利用復(fù)原裝置33進(jìn)行目標(biāo)區(qū)域圖像與點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)之間的反卷積運(yùn)算，以實(shí)現(xiàn)退化圖像實(shí)時(shí)高效的復(fù)原校正，上述復(fù)原校正系統(tǒng)通過透鏡直接獲取畸變波前的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)并通過圖像反卷積的方法實(shí)現(xiàn)了退化圖像的高效復(fù)原校正，整個(gè)系統(tǒng)復(fù)雜度較低，且小型化、成本較低而實(shí)用性較強(qiáng)。

具體的，考慮到航拍成像系統(tǒng)中圖像的攝取是以無人駕駛飛機(jī)為空中平臺(tái)，以專用照相機(jī)、攝像機(jī)以及視頻無線傳輸技術(shù)獲取信息，用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像信息進(jìn)行處理，并按照一定精度要求得到的圖像，本發(fā)明實(shí)施例所提供的氣動(dòng)退化圖像復(fù)原校正系統(tǒng)包括有采集裝置11，該采集裝置11是用于攝影的光學(xué)器件，利用光的直線傳播性質(zhì)和光的折射規(guī)律，以光子為載體，把某一瞬間的被測目標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)的光信息量，以能量方式經(jīng)過采集裝置11的鏡頭采集的圖像信息傳遞給感光材料，最終成為可視的目標(biāo)區(qū)域圖像。為了更好的滿足白天航拍和夜間航拍的雙重需求，考慮到紅外熱成像技術(shù)探測能力強(qiáng)，作用距離遠(yuǎn)，白天黑夜均可以正常工作等優(yōu)良特性，本發(fā)明實(shí)施例優(yōu)選的將紅外成像儀作為采集裝置11。該紅外熱像圖與物體表面的熱分布場相對(duì)應(yīng)，將物體表面的溫度分布轉(zhuǎn)換為人眼可見的目標(biāo)區(qū)域圖像，觀測成像效果好，且不易受到雨、霧等惡劣氣候條件的影響，使得航拍采集系統(tǒng)的魯棒性較好?？紤]到激光在大氣中傳輸時(shí)，由于大氣中物質(zhì)的折射率不均勻，導(dǎo)致入射波波面的擾動(dòng)，將造成入射波中的一部分能量在遇到大氣粒子時(shí)會(huì)偏離原傳播方向而向四面八方的反方向傳播。本發(fā)明即是基于上述大氣后向散射特性的研究通過重建激光畸變?cè)礊榛儨y量提供足夠的可見光波的同時(shí)進(jìn)行氣動(dòng)激波下該畸變?cè)此a(chǎn)生的波前畸變的實(shí)時(shí)測量。因此，本發(fā)明實(shí)施例所提供的氣動(dòng)退化圖像復(fù)原校正系統(tǒng)包括有測量裝置22，一方面重建激光畸變?cè)?，發(fā)射激光光束，并對(duì)所述激光光束聚焦處理，在氣動(dòng)激波層外得到對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)場聚焦光斑，該遠(yuǎn)場聚焦光斑同大氣粒子、氣溶膠等物質(zhì)發(fā)生相互作用后，由于根據(jù)大氣后向散射現(xiàn)象的影響，上述物質(zhì)將散射對(duì)應(yīng)于遠(yuǎn)場聚焦光斑的散射光波；另一方面，上述測量裝置22還用于接收上述散射光波經(jīng)過氣動(dòng)激波層后產(chǎn)生的畸變波前，利用透鏡成像的傅里葉變換性質(zhì)對(duì)畸變波前直接進(jìn)行成像，成像光斑經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后即為畸變波前對(duì)應(yīng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，其摒棄了哈特曼波前傳感器在波前復(fù)原和點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)計(jì)算時(shí)復(fù)雜的計(jì)算，因此可以提高系統(tǒng)處理帶寬，降低系統(tǒng)的功耗。

為了便于對(duì)上述點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)與目標(biāo)區(qū)域圖像的進(jìn)一步分析處理，本發(fā)明實(shí)施例還包括有復(fù)原裝置33，該復(fù)原裝置33用于接收測量裝置22得到的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，同時(shí)還接收采集裝置11獲取的目標(biāo)區(qū)域圖像，通過目標(biāo)區(qū)域圖像、目標(biāo)區(qū)域的原始圖像和點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)之間的卷積關(guān)系，利用反卷積技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)區(qū)域圖像的高分辨力復(fù)原，得到目標(biāo)區(qū)域的復(fù)原圖像，復(fù)原圖像質(zhì)量高，提高了航拍成像系統(tǒng)的分辨力。

進(jìn)一步的，參見圖2，本發(fā)明實(shí)施例提供的測量裝置22包括激光器221，該激光器221的類型和性能要求取決于具體的探測目標(biāo)，上述性能指標(biāo)主要有輸出波長、能量及其穩(wěn)定性、重復(fù)頻率、光束發(fā)散角和激光脈沖寬度等等。綜合考慮具體的應(yīng)用場景，本發(fā)明實(shí)施例中的激光器221能夠根據(jù)與上述性能指標(biāo)相對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)指標(biāo)參數(shù)發(fā)射對(duì)應(yīng)的激光光束。

為了提高點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的測量精度，本發(fā)明實(shí)施例中的測量裝置22還包括光束遠(yuǎn)場聚焦器222，該光束遠(yuǎn)場聚焦器222可以先用一個(gè)透鏡壓縮激光光束的束腰半徑，再用一個(gè)長焦透鏡壓縮激光光束的發(fā)散角，最后通過望遠(yuǎn)鏡將壓縮后的激光光束進(jìn)行聚焦處理，在激波層外得到小面積遠(yuǎn)場聚焦光斑，該遠(yuǎn)場聚焦光斑光強(qiáng)分布集中而能量密度極大、定向發(fā)光、亮度極高、顏色極純，從而進(jìn)一步提高了遠(yuǎn)場聚焦光斑的散射光波經(jīng)過氣動(dòng)激波層后產(chǎn)生的畸變波前對(duì)應(yīng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的測量精度。

考慮到傳統(tǒng)的采用哈特曼波前傳感器在測量到波前畸變信息后，還需要通過相關(guān)的處理裝置進(jìn)行畸變信息的復(fù)原以得到畸變波前，操作復(fù)雜度較高且由于該波前傳感器自身的特性導(dǎo)致光斑陣列對(duì)應(yīng)的光照能量分散，信噪比較低，為了解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例中的測量裝置22采用第一鏡頭223和圖像傳感器224進(jìn)行波前畸變對(duì)應(yīng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的直接測量。具體的，上述第一鏡頭223接收遠(yuǎn)場聚焦光斑的散射光波經(jīng)過氣動(dòng)激波層后產(chǎn)生的畸變波前，根據(jù)光學(xué)原理對(duì)畸變波前進(jìn)行處理，得到激光光斑信號(hào)，而圖像傳感器224則接收上述激光光斑信號(hào)，將對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，得到畸變波前對(duì)應(yīng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)。

其中，考慮到CCD(Charge-coupled Device，電荷耦合元件)器件具有光照靈敏度高、噪音低等優(yōu)點(diǎn)，參見圖3，本發(fā)明實(shí)施例所提供的圖像傳感器224優(yōu)選的采用CCD相機(jī)，且CCD相機(jī)的靶面設(shè)置于上述第一鏡頭223的焦面處，根據(jù)成像鏡頭的光學(xué)特質(zhì)，CCD相機(jī)靶面處的光強(qiáng)分布對(duì)應(yīng)于氣動(dòng)激波層擾動(dòng)形成的光斑的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)。

此外，通過畸變波前在第一鏡頭223的焦面只呈現(xiàn)一個(gè)光點(diǎn)，相比微透鏡陣列所對(duì)應(yīng)的多個(gè)光斑而言，能量更為集中，信噪比較高，得到的光強(qiáng)分布穩(wěn)定性好且直接得到了畸變波前對(duì)應(yīng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，且同樣精度條件下，測量對(duì)光能量需求減少，降低了激光發(fā)射系統(tǒng)的功率；同樣入射光能量的條件下，提高了系統(tǒng)的信噪比，從而提高了點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的測量精度。與再次進(jìn)行畸變信息的復(fù)原處理而間接得到點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)而言，簡化了操作步驟，且成本較低、小型化，實(shí)用性更強(qiáng)，更能滿足用戶的需求。

進(jìn)一步的，參見圖4，上述圖像傳感器224包括光電轉(zhuǎn)換器2241、信號(hào)放大模塊2242、采樣模塊2243和分析模塊2244，該光電轉(zhuǎn)換器2241用于接收第一鏡頭223聚焦呈現(xiàn)的激光光斑信號(hào)，對(duì)該激光光斑信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換處理，得到電脈沖信號(hào)。

考慮到信號(hào)傳輸過程中不可避免的衰減，本發(fā)明實(shí)施例所提供的氣動(dòng)退化圖像復(fù)原校正系統(tǒng)還包括信號(hào)放大模塊2242，該信號(hào)放大模塊2242對(duì)上述電脈沖信號(hào)進(jìn)行放大處理，根據(jù)預(yù)設(shè)放大倍數(shù)，得到放大的電脈沖信號(hào)。

另外，為了更好的進(jìn)行信號(hào)的分析與處理，本發(fā)明實(shí)施例還包括采樣模塊2243，以根據(jù)預(yù)設(shè)空間間隔對(duì)上述放大后的電脈沖信號(hào)進(jìn)行采用處理，得到離散的數(shù)字電信號(hào)，然后再通過分析模塊2244與上述采樣模塊2243的連接關(guān)系，得到激光光斑信號(hào)的光強(qiáng)能量分布，其中，該光強(qiáng)能量分布對(duì)應(yīng)于上述點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)。

進(jìn)一步的，為了更好的進(jìn)行目標(biāo)區(qū)域圖像的采集，參見圖5，本發(fā)明實(shí)施例提供的采集裝置11包括第二鏡頭111、紅外探測器112和信號(hào)處理器113；其中，

上述第二鏡頭111用于接收目標(biāo)區(qū)域發(fā)送的目標(biāo)光波，將目標(biāo)光波發(fā)送至紅外探測器112，該紅外探測器112則提取目標(biāo)光波對(duì)應(yīng)的紅外輻射熱量，將紅外輻射熱量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬電信號(hào)，通過信號(hào)處理器113將上述模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析處理，得到與之相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)區(qū)域圖像。

值得提出的是，為了更好的保證系統(tǒng)校正的精確性與準(zhǔn)確性，本發(fā)明實(shí)施例優(yōu)選的將第二鏡頭111與上述第一鏡頭223選用相同的光學(xué)參數(shù)，上述光學(xué)參數(shù)至少包括焦距參數(shù)。

進(jìn)一步的，為了保證圖像傳感器224有足夠的可見光波實(shí)現(xiàn)波前畸變的測量的同時(shí)又能夠確保采集裝置11有足夠的光能進(jìn)行成像，上述復(fù)原校正系統(tǒng)還包括分光鏡44，參見圖3，該分光鏡44由光學(xué)玻璃鍍膜制成，其分別接收遠(yuǎn)場聚焦光斑的散射光波經(jīng)過氣動(dòng)激波層后產(chǎn)生的畸變波前和目標(biāo)區(qū)域的目標(biāo)光波，通過光譜空間色散原理根據(jù)不同的光譜特性分布將畸變波前與目標(biāo)光波分別進(jìn)行分離處理，得到畸變波前的可見光部分對(duì)應(yīng)的可見光波和目標(biāo)光波的不可見光部分對(duì)應(yīng)的紅外光波。其中，通過分光鏡44的分離作用，使得重建的激光畸變?cè)淳哂凶銐虻目梢姽獠ㄒ员ＷC點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)測量的準(zhǔn)確度和精確度；且使得采集裝置11具有足夠的紅外光波進(jìn)行成像，兩份光波則可以無干擾的獨(dú)立工作，更好的確保了下一步的分析處理。

另外，為了保證分光鏡44和第一鏡頭223的匹配設(shè)置，本發(fā)明實(shí)施例提供的氣動(dòng)退化圖像復(fù)原校正系統(tǒng)還包括有光學(xué)匹配裝置55，參見圖3，該光學(xué)匹配裝置55由一系列光學(xué)器件組成，用于將分光鏡44分離出的可見光波能夠匹配的發(fā)送至第一鏡頭223中。其中，上述匹配設(shè)置是指分光鏡44發(fā)送端與第一鏡頭223的接收端相配套。

進(jìn)一步的，參見圖6，本發(fā)明實(shí)施例所提供的復(fù)原裝置33包括處理器331和顯示器332；其中，

上述處理器331分別接收測量裝置22輸出的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)和采集裝置11發(fā)送的目標(biāo)區(qū)域圖像，然后再根據(jù)目標(biāo)區(qū)域圖像、點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)以及目標(biāo)區(qū)域的原始圖像之間的卷積關(guān)系，通過對(duì)目標(biāo)區(qū)域圖像與點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)進(jìn)行反卷積運(yùn)算處理，得到與目標(biāo)區(qū)域圖像對(duì)應(yīng)的目標(biāo)區(qū)域的復(fù)原圖像，最后通過顯示器332將該復(fù)原圖像實(shí)時(shí)的進(jìn)行顯示，復(fù)原校正過后的上述復(fù)原圖像的質(zhì)量較好，使得航拍成像系統(tǒng)的分辨力較高，其中，上述顯示器332可以是計(jì)算機(jī)的顯示屏，也可以是任何具有顯示功能的顯示器件。

本發(fā)明實(shí)施例提供的基于直接點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的氣動(dòng)退化圖像復(fù)原系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)中的氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)校正裝置采用造價(jià)昂貴的哈特曼波前傳感器進(jìn)行波前畸變的測量，需要初始化且無法直接得到點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)而導(dǎo)致裝置操作復(fù)雜度較高相比，其通過重建激光畸變?cè)礊闇y量裝置22的畸變測量提供足夠的可見光波，且上述測量裝置22能夠直接得到畸變波前對(duì)應(yīng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)；又通過上述采集裝置11得到目標(biāo)區(qū)域圖像；最后利用復(fù)原裝置33進(jìn)行目標(biāo)區(qū)域圖像與點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)之間的反卷積運(yùn)算，以實(shí)現(xiàn)退化圖像實(shí)時(shí)高效的復(fù)原校正，上述復(fù)原校正系統(tǒng)通過透鏡直接獲取畸變波前的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)并通過圖像反卷積的方法實(shí)現(xiàn)了退化圖像的高效復(fù)原校正，整個(gè)系統(tǒng)復(fù)雜度較低，且小型化、成本較低而實(shí)用性較強(qiáng)。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)、裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)過程，在此不再贅述。

在所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)、裝置和方法，可以通過其它的方式實(shí)現(xiàn)。以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，又例如，多個(gè)單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個(gè)系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點(diǎn)，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些通信接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理單元中，也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)單元中。

所述功能如果以軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：U盤、移動(dòng)硬盤、只讀存儲(chǔ)器(ROM，Read-Only Memory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

本發(fā)明創(chuàng)新點(diǎn)，并且在實(shí)際系統(tǒng)中得到了應(yīng)用：

其它裝置需要通過哈特曼波前傳感器先測量畸變波前，然后再通過畸變波前計(jì)算點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，最后將受到氣動(dòng)激波層擾動(dòng)的目標(biāo)區(qū)域模糊的圖像與點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)進(jìn)行反卷積運(yùn)算，得到清晰的圖像，實(shí)現(xiàn)像清晰化處理。

總之，本發(fā)明與現(xiàn)有裝置之間的差別在于采用了更簡單實(shí)用的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)測量方法，即利用透鏡成像的傅里葉變換性質(zhì)對(duì)畸變波前直接進(jìn)行成像，成像光斑經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后即為畸變波前對(duì)應(yīng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)。與前面的方案相比，主要有以下兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

(1)哈特曼波前傳感器需要光斑陣列測量畸變波前進(jìn)而得到點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，本發(fā)明只需要單個(gè)光斑就可以得到點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，同樣精度條件下，測量對(duì)光能量需求減少，降低了激光發(fā)射系統(tǒng)的功率；同樣入射光能量的條件下，提高了系統(tǒng)的信噪比，從而提高了點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的測量精度。

(2)本發(fā)明利用透鏡成像的傅里葉變換性質(zhì)對(duì)畸變波前直接進(jìn)行成像，成像光斑經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后即為畸變波前對(duì)應(yīng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)。摒棄了哈特曼波前傳感器在波前復(fù)原和點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)計(jì)算時(shí)復(fù)雜的計(jì)算，因此可以提高系統(tǒng)處理帶寬，降低系統(tǒng)的功耗。

綜合起來，本發(fā)明可以降低系統(tǒng)復(fù)雜度、容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的小型化、高可靠性和低成本。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。