气动光学效应降晰图像复原研究的论文.pdfVIP

气动光学效应降晰图像复原研究 赵剡 宗云花 (北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院 北京 100083) 摘要：首先采用盲目反卷积法进行气动光学效应图像复原研究，在获得恢复图像的同时也获得 相应的气动光学效应的点扩散函数，其次讨论了降晰函数辨识的LS算法，从而获得降晰函数，完成 模糊图像的复原． 关犍词：气动光学效应：图像复原；盲目反卷积；降晰函数辩识 1．引言 气动光学效应发生于导弹在稠密的大气层中高超声速飞行的过程中，导弹头部的光学头罩与太 气发生剧烈的相互作用。导致光学侧窗口温度骤升，周围空气被压缩，探测窗口附近形成复杂的湍 流、激波的高超声速流场，气体密度、温度、压力和组分发生变化，甚至产生气体电离现象，对目 标图像产生热辐射干扰和图像传输干扰，产生附加的图像模糊、抖动和偏移”j。气动光学效应已是 制约先进高性能红外制导武器发展的一个重要因素，务必予以解决“J。 由于气动光学效应的复杂性，采用单一的校正技术很难完成气动光学效应的校正，从目前的资 料检索和对气动光学效应机理的研究水平来看，对气动光学效应的校正需要采J=}j光学技术、电子学 技术和各种图像技术的综合，因此图像处理技术对气动光学效应的校正研究有很大的意义。美国开 展了利用图像校正方法米校正气动光学效应引起的图像模糊、抖动和偏移，如美国空军Phillips试 B1ind 验室利用迭代盲目反卷积(Iterative 据处理。““。从对海事卫星的处理结果来看．在这方面美国已经有了比较成功的研究。近几年来国内 在利用图像处理技术进行气动光学校正方面，赵剡、孙向华、洪汉玉等人做了很多有意义的工作 r”163fn 气动光学效应退化图像复原校正的困难之处在于其退化模型的未知和随机性，这样使得复原的 难度加大，传统的图像复原方法主要集中在退化模型已知的情况下的|苎】像复原，退化模型未知情况 下的图像复原问题一直是需要攻克的难点和重点。在图像复原时不管是哪一种复原方法，都受先验 知识的多少影响，如果对气动光学效应机理有清楚的认识，各种方法都会有较原来更好的结果。 2．迭代盲目反卷积算法(IBD) 图像的降质模型通常可以用下式描述： y=蠹‘x+月 (1) 式中，y是失真图像；^是点扩散函数PSF矩阵；J是原始图像；”是加性噪声；+表示卷积运算a为 计算的方便，将卷积相乘的形式转换为矩阵一向量相乘的形式，这样图像恢复的线性位移不变的模 型就可以用下式来描述： Y2，^x+” 或者 Y=只^+ 72 图1图像恢复的IBD算法流程圈 其中，‘是由点扩散函数矩阵生成卷积核矩阵，t是原始圈像生成的卷积核矩阵，z是原始图像生 成的向量，而是点扩散函数PSF矩阵生成的向量，n是加性噪声生成的向量，y是降质图像生成的向 量。 对价格函数有着许多不同的认识，各有不同的选取和标准嗍，例如，总变分的方法[91，晟大似然 条件往往符合不同的客观事实。取图像恢复的价格函数如下式(3)。 rain J(x，h)={ly一只耶 或 rain (3) J(x，^)=lEy一只酬2 其最d乘解构成法方程： VFj[_r，xh2=FYj[yyhY r’㈣ 【 在求解上述方程时用到共轭梯度法求解，图像恢复的迭代盲目反卷积lterahveBlind Deconvolufion