一种基于波前畸变与光轴抖动测量信息的图像质量提升方法.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CN105590300A(43)申请公布日2016.05.18(21)申请号201610022117.9(22)申请日2016.01.13(71)申请人中国空间技术研究院地址100094北京市海淀区友谊路104号(72)发明人王虎妹金挺王世涛潘忠石孙晓峰宋鹏飞(74)专利代理机构北京和信华成知识产权代理事务所(普通合伙)11390代理人胡剑辉(51)Int.Cl.G06T5/00(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图2页(54)发明名称一种基于波前畸变与光轴抖动测量信息的图像质量提升方法(57)摘要本发明公开了一种基于波前畸变与光轴抖动测量信息的图像质量提升方法，所述方法包括：步骤一、获取光学系统的波前畸变信息和光轴抖动测量信息；步骤二、利用波前畸变测量数据，计算波前畸变点扩散函数PSF1；步骤三、根据曝光时间内测量的光轴抖动信息计算点扩散函数PSF2；步骤四、综合波前畸变点扩散函数PSF1和光轴抖动点扩散函数PSF2获取成像系统的总退化PSF；步骤五、根据所述总退化PSF，进行非盲图像复原处理。采用上述技术方案利用一体化测量信息，通过融合的方式获得波前畸变和光轴抖动两种影响因素叠加影响的综合图像退化模型，提高退化点扩散函数的计算精度，采用非盲图像复原算法，获得高质量的图像质量提升效果。CN105590300ACN105590300A权利要求书1/3页1.一种基于波前畸变与光轴抖动测量信息的图像质量提升方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤一、一体化获取光学系统的波前畸变信息和光轴抖动测量信息；所述波前畸变信息为{a1,…,ak}，其中ak为Zernike多项式系数；波前表示为zk(x,y)为Zernike多项式第k项基元波面，x,y为瞳面坐标；光轴抖动测量信息为{(jx1,jy1)，…,(jxi,jyi)}，其中(jxi,jyi)表示曝光时间内第i个采样点光轴相对于曝光起始时刻的像面偏移量；步骤二、利用波前畸变测量数据，计算波前畸变点扩散函数PSF1；其中，首先对应不同的相位差分布，计算得到不同的单色点扩散函数PSFλ(u,v)；其中，A(x,y)为瞳面光波振幅，根据光瞳形状确定，有效通光位置取值为1，其余取0；f为焦距，λ为单色光波长，(u,v)为像面坐标，(x,y)为瞳面坐标；然后，对单色点扩散函数进行加权平均，即为白光点扩散函数PSF1；其中，ωλ为太阳光谱分布、目标光谱反射率、光电探测器光谱响应的乘积；步骤三、根据曝光时间内测量的光轴抖动信息计算点扩散函数PSF2；其中，N表示曝光时间内采样点的总数，n(u,v)表示落入像面(u,v)位置的采样点数；根据曝光时间内测量的光轴抖动信息计算点扩散函数PSF2；其中，N表示曝光时间内采样点的总数，n(u,v)表示落入像面(u,v)位置的采样点数；(u,v)根据测量的光轴抖动信息进行计算，u＝ROUNDDOWN(jxi)、v＝ROUNDDOWN(jyi)，其中ROUNDDOWN()表示向下取整；步骤四、综合波前畸变点扩散函数PSF1和光轴抖动点扩散函数PSF2获取成像系统的总退化PSF；将步骤二和步骤三获取的基于波前测量数据的点扩散函数PSF1和基于光轴抖动测量数据的点扩散函数PSF2，二者卷积后获取成像系统的总退化PSF；步骤五、根据所述总退化PSF，进行非盲图像复原处理。2.根据权利要求1所述的一种基于波前畸变与光轴抖动测量信息的图像质量提升方法，其特征在于，所述步骤五中利用所述反卷积、维纳滤波或RL算法进行图像恢复。3.根据权利要求1所述的种基于波前畸变与光轴抖动测量信息的图像质量提升方法，其特征在于，所述图像恢复的过程表示为：2CN105590300A权利要求书2/3页其中，g，f分别代表模糊图像，复原图像，h表示PSF的循环矩阵形式，m表示迭代次数。4.一种基于波前畸变与光轴抖动测量信息的图像质量提升方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤一、一体化获取光学系统的波前畸变信息和光轴抖动测量信息所述波前畸变信息和光轴抖动测量信息包括如下数据：波前畸变信息：{a1,…,ak}，其中ak为Zernike多项式系数，则波前可表示为zk(x,y)为Zernike多项式第k项基元波面，x,y为瞳面坐标；光轴抖动测量信息{(jx1,jy1)，…,(jxi,jyi)}，其中(jxi,jyi)表示曝光时间内第i个采样点光轴相对于曝光起始时刻的像面偏移量；步骤二、利用波前畸变测量数据，计算波前畸变点扩散函数PSF1；其中，首先对应不同的相位差分布，计算得到不同的单色点扩散函数PSFλ(u,v)；其中，A(x,y)为瞳面光波振幅，根据光瞳形状确定，有效通光位置取值为1，其余取0；f为焦距，λ为单色