一種氣動光學(xué)效應(yīng)中模糊圖像的復(fù)原裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣動光學(xué)效應(yīng)中模糊圖像的復(fù)原裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國各領(lǐng)域信息化建設(shè)均飛速發(fā)展的形勢下，數(shù)字城市、數(shù)字國土、數(shù)字林業(yè)、數(shù)字環(huán)保、數(shù)字公安、數(shù)字能源等數(shù)字化建設(shè)進程明顯加快，并已經(jīng)取得一定的成果。根據(jù)需要，及時的修編和更新地圖，建立定期更新的地理數(shù)據(jù)庫，動態(tài)監(jiān)測土地利用變化情況，以及衍生最新時相的各類專題圖都是需要迫切解決的問題。目前制約這類動態(tài)監(jiān)測的首要因素是能否具備實用化的，高分辨率，連續(xù)穩(wěn)定并能快速接收使用的監(jiān)測數(shù)據(jù)源。
[0003]航拍影像具有高清晰、大比例尺、小面積、高現(xiàn)勢性的優(yōu)點，特別適合對陳舊的地理資料進行更新，從而能夠滿足人們對監(jiān)測數(shù)據(jù)源的需要。該航拍影像是指在空中飛行的飛行器以不同的高度、角度、方位對實景實物進行攝影，攝像所得到的圖像。然而，由于飛行器的飛行速度快，在經(jīng)歷長時間的高速飛行后其頭罩溫度會升高，因此，在長時間的航拍過程中會隨有強烈的氣動光學(xué)效應(yīng)，降低了航拍成像系統(tǒng)的分辨力。
[0004]氣動光學(xué)效應(yīng)則是指飛行器在稠密大氣層內(nèi)高速飛行時，氣流對飛行器產(chǎn)生的氣動加熱在飛行器頭部周圍產(chǎn)生高溫，飛行器頭部激波與表面、氣流與外部氣流之間形成強湍流邊界層，當(dāng)目標(biāo)的光束通過湍流流場時，由于混合層氣體密度梯度的變化，光學(xué)系統(tǒng)將接收到模糊和抖動的目標(biāo)圖像，如圖1所示。氣動光學(xué)效應(yīng)的存在無疑將大大影響航拍成像系統(tǒng)的分辨力。因此定量地高速測量計算氣動光學(xué)效應(yīng)的影響，并采取有效的方法補償、校正這種影響，成為航拍技術(shù)研制的關(guān)鍵問題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種氣動光學(xué)效應(yīng)中模糊圖像的復(fù)原裝置，以減小或去除在航拍圖像獲取過程中發(fā)生的圖像質(zhì)量下降，通過提高圖像的清晰度使得圖像細節(jié)信息更加突出，以恢復(fù)退化模糊圖像的本來面目，提高航拍成像系統(tǒng)的分辨力。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0007]第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種氣動光學(xué)效應(yīng)中模糊圖像的復(fù)原裝置，該裝置具體包括:波前傳感器、圖像采集裝置和處理器；
[0008]所述波前傳感器，用于獲取所述探測目標(biāo)的反射光波經(jīng)過氣動光學(xué)效應(yīng)之后產(chǎn)生的畸變波前，提取所述畸變波前中的光學(xué)特征參數(shù);其中，所述光學(xué)特征參數(shù)至少包括:空間信息和/或時間信息；
[0009]所述圖像采集裝置，用于采集所述探測目標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)，對所述圖像數(shù)據(jù)進行成像處理，得到所述探測目標(biāo)的原始圖像；
[0010]所述處理器，用于根據(jù)所述光學(xué)特征參數(shù)和所述探測目標(biāo)的原始圖像進行反卷積處理，得到所述探測目標(biāo)的復(fù)原圖像。
[0011]結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，所述裝置還包括分光鏡；
[0012]所述分光鏡，用于接收所述探測目標(biāo)的反射光波經(jīng)過氣動光學(xué)效應(yīng)之后產(chǎn)生的畸變波前，根據(jù)光譜特性將所述畸變波前分離為第一光波和第二光波;其中，所述第一光波和所述第二光波的光譜特性不同，且均攜帶有所述探測目標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)。
[0013]結(jié)合第一方面的第一種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，所述波前傳感器，還用于接收所述分光鏡分離出的所述第一光波，提取所述第一光波中的光學(xué)特征參數(shù)。
[0014]結(jié)合第一方面的第二種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第三種可能的實施方式，其中，所述圖像采集裝置，還用于接收所述分光鏡分離出的所述第二光波，提取所述第二光波中攜帶的所述探測目標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)，對所述圖像數(shù)據(jù)進行成像處理，得到所述探測目標(biāo)的原始圖像。
[0015]結(jié)合第一方面的第三種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第四種可能的實施方式，其中，所述圖像采集裝置包括鏡頭、圖像傳感器和顯示屏；
[0016]所述鏡頭，用于接收所述分光鏡分離出的所述第二光波，將所述第二光波折射成對應(yīng)的折射光波;所述折射光波攜帶有探測目標(biāo)的原始圖像；
[0017]所述圖像傳感器，用于采集所述折射光波，將所述折射光波轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電信號，根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換將所述電信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)字信號，對所述數(shù)字信號進行分析處理，得到所述折射光波攜帶的探測目標(biāo)的原始圖像；
[0018]所述顯示屏，用于顯示所述探測目標(biāo)的原始圖像。
[0019]結(jié)合第一方面的第三種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第五種可能的實施方式，其中，所述圖像采集裝置還包括光源；
[0020]所述光源，用于向所述探測目標(biāo)發(fā)送光波，以便于所述探測目標(biāo)接收所述光波后發(fā)射攜帶所述探測目標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)的反射光波。
[0021]結(jié)合第一方面的第五種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第六種可能的實施方式，其中，所述圖像采集裝置為紅外熱像儀；
[0022]所述紅外熱像儀，用于接收所述探測目標(biāo)的反射光波經(jīng)過氣動光學(xué)效應(yīng)之后產(chǎn)生的紅外輻射，根據(jù)所述探測目標(biāo)的紅外輻射強度與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)紅外輻射強度的差值運算處理，得到與所述探測目標(biāo)的紅外輻射強度相對應(yīng)的所述探測目標(biāo)的原始圖像。
[0023]結(jié)合第一方面的第六種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第七種可能的實施方式，其中，所述處理器包括第一運算模塊和第二運算模塊；
[0024]所述第一運算模塊，用于接收所述波前傳感器發(fā)送的所述第一光波中的光學(xué)特征參數(shù)，對所述光學(xué)特征參數(shù)進行處理，得到遠場光斑數(shù)據(jù);其中，所述遠場光斑數(shù)據(jù)至少包括點擴散函數(shù)；
[0025]所述第二運算模塊，用于根據(jù)所述遠場光斑數(shù)據(jù)中的點擴散函數(shù)，對所述探測目標(biāo)的原始圖像進行反卷積運算，得到所述探測目標(biāo)的復(fù)原圖像。
[0026]結(jié)合第一方面的第七種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第八種可能的實施方式，其中，所述波前傳感器為哈特曼波前傳感器。
[0027]結(jié)合第一方面、第一方面的第一種可能的實施方式至第一方面的第八種可能的實施方式中任一種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第九種可能的實施方式，其中，所述圖像采集裝置為照相機。
[0028]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于:
[0029]本發(fā)明實施例提供的氣動光學(xué)效應(yīng)中模糊圖像的復(fù)原裝置，包括:波前傳感器，用于獲取探測目標(biāo)的反射光波經(jīng)過氣動光學(xué)效應(yīng)之后產(chǎn)生的畸變波前，提取畸變波前中的光學(xué)特征參數(shù);其中，光學(xué)特征參數(shù)至少包括:空間信息和/或時間信息；圖像采集裝置，用于采集探測目標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)，對其成像處理得到探測目標(biāo)的原始圖像;處理器，用于根據(jù)光學(xué)特征參數(shù)和探測目標(biāo)的原始圖像進行反卷積處理，得到探測目標(biāo)的復(fù)原圖像，其通過處理器進行波前傳感器提取的光學(xué)特征參數(shù)與圖像采集裝置處理得到的探測目標(biāo)的原始圖像之間的反卷積運算，能夠?qū)崟r高效地對氣動光學(xué)效應(yīng)所導(dǎo)致的圖像模糊現(xiàn)象進行校正復(fù)原，極大的提高航拍成像系統(tǒng)的分辨力且上述復(fù)原裝置小型化、成本較低而適用性較強。
[0030]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。
【附圖說明】
[0031]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實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)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
[0032]圖1為本發(fā)明所提供的氣動光學(xué)效應(yīng)導(dǎo)致圖像畸變的示意圖；
[0033]圖2為本發(fā)明實施例所提供的一種氣動光學(xué)效應(yīng)中模糊圖像的復(fù)原裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖3為本發(fā)明實施例所提供的另一種氣動光學(xué)效應(yīng)中模糊圖像的復(fù)原裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖4為本發(fā)明實施例所提供的一種氣動光學(xué)效應(yīng)中模糊圖像的復(fù)原裝置中圖像采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖5為本發(fā)明實施例所提供的一種氣動光學(xué)效應(yīng)中模糊圖像的復(fù)原裝置中處理器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖6為本發(fā)明實施例所提供的一種氣動光學(xué)效應(yīng)中模糊圖像的復(fù)原裝置的應(yīng)用場景示意圖，其中，6(a)為探測目標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)；圖6(b)為恢復(fù)出導(dǎo)致畸變的點擴散函數(shù);圖6(c)探測目標(biāo)的原始圖像;6(d)為利用反卷積技術(shù)實現(xiàn)對目標(biāo)的高分辨力的探測目標(biāo)的復(fù)原圖像。
[0038]主要元件符號說明:
[0039]11、波前傳感器;22、圖