红外成像的编码感知矩阵估计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108765505A(43)申请公布日2018.11.06(21)申请号201810400040.3(22)申请日2018.04.28(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号(72)发明人杨敬钰王新燕李坤(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人刘国威(51)Int.Cl.G06T9/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图5页(54)发明名称红外成像的编码感知矩阵估计方法(57)摘要本发明涉及红外成像技术领域，为提出一种新的红外成像方法，实现有效减少目标和背景细节信息在成像过程中的损失，大幅提高系统对目标场景的空间和时间分辨能力。为此，本发明采取的技术方案是，红外成像的编码感知矩阵估计方法，首先利用一组校正测试靶标，利用相机捕获到的靶标和对应真值图通过快速傅里叶变换(FFT)估计出相机的点扩散函数，预测出物平面上的每一个像素经过系统后在成像传感器上的光学振动情况，然后用盲卷积的方法复原出清晰的全聚焦图像。本发明主要应用于红外成像场合。CN108765505ACN108765505A权利要求书1/2页1.一种红外成像的编码感知矩阵估计方法，其特征是，首先利用一组校正测试靶标，利用相机捕获到的靶标和对应真值图通过快速傅里叶变换FFT估计出相机的点扩散函数，预测出物平面上的每一个像素经过系统后在成像传感器上的光学振动情况，然后用盲卷积的方法复原出清晰的全聚焦图像。2.如权利要求1所述的红外成像的编码感知矩阵估计方法，其特征是，具体步骤如下：1)拟设计一组具有特定热辐射分布的靶标真值场景，并且采用所构建的空域编码成像系统进行拍摄，得到相应的观测图像，靶标真值包括数字、笔画、汉字、英文字母，进而估计出各种成像情况下的点扩散函数PSF，预测出物平面上的每一个像素经过系统后在成像传感器上的光学振动情况；2)对拍摄到的图像进行滤波，去除拍摄过程中产生的摩尔纹以及坏元，具体通过多帧取平均的方法，对摩尔纹进行初步消除处理，然后对残留的一些竖条纹，针对其频域分布特点，进行匹配滤波，消除竖条纹的影响；3)对滤波后的图像进行背景均一化处理，首先利用阈值方法获取到图像中字的轮廓，然后将剩余区域求平均值作为背景像素值，然后对相机捕获到的图像和对应真值图进行归一化处理；4)对高分辨率的靶标真值做杂点滤除处理，首先构造一个卷积滤波器将图中的这些杂点和空洞选出来，然后再重新对这些点赋值，进而消除这些杂点和空洞；5)对齐靶标的高分辨率真值图和观测图，采用数学软件MATLAB自带的imrotate()和imtranslate()函数对高分辨率真值图进行旋转平移变换；6)通过针孔拍摄方法经测量得到编码光圈系统的点扩散函数：在完全不透光的材料上打一个小孔，保持针孔的中心和相机镜头的几何中心轴在同一条直线上，此时，点光源表示为：r为针孔的半径，rp为针孔成像的阈值，因此，针孔成像表示为：Ip＝qi(r)*h(2)h为模糊核函数，当针孔qi(r)相对于h视为冲击函数δ时：Ip＝h(3)以上过程说明点扩散函数和针孔函数是等价的，若针孔较大不可忽略时，则需要下面的式子进行修正：-1h＝F[F[Ip]/F[qi(r)]](4)-1其中F[·]表示傅里叶变换，F[·]表示傅里叶反变换，Ip表示相机拍摄到的靶标观测图像，qi(r)表示靶标的高分辨率真值图，进而通过式(3)或式(4)来获取成像系统点扩散函数；7)利用盲卷积原理将图像复原模型简化公式如下：c(x)为模糊图像，g(x)为点扩散函数，fi(x)为第i轮的复原图像，如果系统放入点扩散函数已知，只要有一个初始估计f(x)就可以进行迭代求解，因此盲卷积的复原分两步进行，2CN108765505A权利要求书2/2页即在第i轮，假设(i-1)轮的图像已知，再通过以上公式求解第i轮的点扩散函数gi(x)，随后再利用gi(x)求解第i轮的图像fi(x)，这样反复迭代，最后求得最终的g(x)求解f(x)，迭代公式如下：由以上迭代公式得到最终恢复的结果。3CN108765505A说明书1/6页红外成像的编码感知矩阵估计方法技术领域[0001]本发明涉及红外成像技术领域，具体讲，涉及红外成像的编码感知矩阵估计方法。背景技术[0002]红外成像技术利用红外探测器捕获和跟踪目标自身辐射能量，具有抗干扰能力强、探测距离远、昼夜工作、烟雾穿透等优点，已成功应用于精确制导、战略预警与侦察监视等应用。在透射式/反射式红外成像系统中，光圈和快门分别是成像设备对场景在空间维度和时间维度的采样通道。因此，光圈和快门的配置直接影响红外成像性能。传统红外成像模式依据光学衍射原理，系统设计已经贴近衍射限和背景限，因此，在诸多实际工程