專利名稱：基于焦平面探測器mtf的微掃描圖像重構方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于焦平面探測器MTF的微掃描圖像重構方法，屬于數(shù)字圖像處理中的圖像重構領域。
背景技術：
隨著科學技術的發(fā)展，CXD (電荷耦合器件)、CMOS (互補金屬_氧化物_半導體)以及紅外焦平面陣列等面陣探測器越來越多地應用在工業(yè)生產軍事偵察、衛(wèi)星遙感等諸多領域。隨著加工工藝的不斷發(fā)展，CXD等面陣探測器的像元尺寸逐漸變小，面陣規(guī)模逐漸變大。像元尺寸的越小，越接近脈沖采樣，然而其集光能力越差，散粒噪聲越嚴重，這已經成為成像系統(tǒng)分辨力的瓶頸。此外，相對于CCD和CMOS，紅外焦平面陣列由于材料的限制，像元尺寸更大，所以其積分效應更為明顯。由于焦平面探測器的像元具有有限大小，因此對應像素值與輻射到整個像元上的能量和成正比，這使像元無法區(qū)分更精細的局部圖像，即像元對局部能量分布的積分過程使得采集圖像發(fā)生模糊退化，我們將這種退化現(xiàn)象稱之為積分退化效應。為了克服探測器離散采樣的限制，國內外先后出現(xiàn)了多種多幀圖像超分辨率重建技術，例如頻域法、凸集投影法、最大后驗概率法、非均勻插值法以及學習法。然而，這些算法復雜性高，難以實現(xiàn)實時處理。微掃描成像系統(tǒng)是一種利用微掃描機構獲得多幀具有幀間微位移的成像裝置，它在不改變原有成像系統(tǒng)基本組成的情況下，只在光路中添加精密的微掃描裝置即可用最低的成本提高系統(tǒng)分辨率。針對微掃描成像系統(tǒng)獲得的圖像，已經提出了多種亞像元重構算法。大多數(shù)亞像元重構算法都假設焦平面探測器的占空比為100%，或者假設局部圖像灰度相等。然而，這些假設都與實際情況不符。由于焦平面探測器占空比的存在，使得上述假設出現(xiàn)大量噪聲，甚至使得重構算法失效。為此，考慮占空比條件下的微掃描圖像重構是亟待解決的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明提出了一種基于焦平面探測器MTF的微掃描圖像重構方法，基于焦平面探測器調制傳遞函數(shù)MTF構建Wiener濾波器Mw[u，v]，直流分量歸一化后，對過采樣圖像gos[m, η]進行Wiener濾波，復原出具有更高圖像質量的重構圖像，抑制了焦平面探測器的積分退化效應。本發(fā)明的目的是通過下述技術方案實現(xiàn)的:步驟一:利用基于離散傅里葉變換DFT的亞像素圖像配準方法，計算同一場景多幀圖像間的幀間位移量；步驟二:在步驟一獲得的幀間位移量的基礎上，利用幀間差分過采樣方法，將多幀圖像重構成一巾貞過采樣圖像gmDn, η]；步驟三:基于焦平面探 測器的調制傳遞函數(shù)MTF構造Wiener濾波器Mw[u，V]，直流分量歸一化后得到Wiener濾波器M' w[u, v],用其對過采樣圖像gmQii, η]進行Wiener濾波，復原出重構圖像./>Μφ完成微掃描圖像的重構；具體過程為:步驟301、建立焦平面探測器的積分退化模型，獲得積分退化函數(shù)H[u，V]，其中[U, V]為頻域坐標，U為頻域上的水平坐標，V為頻域上的豎直坐標:假設f (X，y)為經過光學系統(tǒng)成像在焦平面探測器上的模擬圖像，g[m, η]為經焦平面探測器積分和采樣后得到的退化圖像，則
權利要求
1.一種基于焦平面探測器MTF的微掃描圖像重構方法，其特征在于， 步驟一:利用基于離散傅里葉變換DFT的亞像素圖像配準方法，計算同一場景多幀圖像間的幀間位移量； 步驟二:在步驟一獲得的幀間位移量的基礎上，利用幀間差分過采樣方法，將多幀圖像重構成一巾貞過采樣圖像gjm, η]； 步驟三:基于焦平面探測器的調制傳遞函數(shù)MTF構造Wiener濾波器Mw[u，v]，直流分量歸一化后得到Wiener濾波器M' w[u, V],用其對過采樣圖像gjm,]!]進行Wiener濾波，復原出重構圖像/[ ，》]，完成微掃描圖像的重構；具體過程為: 步驟301、建立焦平面探測器的積分退化模型，獲得積分退化函數(shù)H[u，V]，其中[U，V]為頻域坐標，U為頻域上的水平坐標，V為頻域上的豎直坐標: 假設f (X，y)為經過光學系統(tǒng)成像在焦平面探測器上的模擬圖像，g[m, η]為經焦平面探測器積分和采樣后得到的退化圖像，則
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于焦平面探測器MTF的微掃描圖像重構方法，該方法基于焦平面探測器調制傳遞函數(shù)MTF構建Wiener濾波器MW[u，v]，直流分量歸一化后，對過采樣圖像gos[m，n]進行Wiener濾波，復原出具有更高圖像質量的重構圖像；本發(fā)明在構建Wiener濾波器的過程中，考慮了焦平面探測器的占空比，克服了現(xiàn)有亞像元重構算法中假設焦平面探測器的占空比為100％的限制；另外利用焦平面探測器調制傳遞函數(shù)MTF構建的Wiener濾波器進行濾波，抑制了焦平面探測器的積分退化效應，在幀間過采樣圖像重構技術的基礎上進一步提高圖像質量，從而進一步提高微掃描成像系統(tǒng)的成像性能。
文檔編號G06T5/00GK103236045SQ201310157478
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月2日 優(yōu)先權日2013年5月2日
發(fā)明者金偉其, 路陸, 頓雄, 王霞, 范永杰, 李力 申請人:北京理工大學