基于曲面拟合的反射镜拼接渐晕消除装置的制作方法

文档序号:6561613来源:国知局
专利名称:基于曲面拟合的反射镜拼接渐晕消除装置的制作方法
技术领域
本发明属于图像复原技术及图像处理领域,涉及一种用于消除反射镜拼接型相机拍摄影像时拼接边界发生渐晕现象的基于曲面拟合的反射镜拼接渐晕消除装置。
背景技术
随着航天相机向着宽成像谱段、大覆盖范围和实时传输方向的不断发展,相机所需要的焦平面越来越大,但是单片CCD成像器件的像元数有限,其像元总长度不能满足成像的视场要求,就需要使用多个CCD器件进行拼接,形成一个大成像视场结构。目前比较常见的CCD拼接方式主要有光学拼接和机械拼接两种,光学拼接是利用棱镜的分光原理形成一对光程相等的共轭面,将CCD交错分置于这一对等光程的共轭面上,首尾搭接。光学拼接中的分光形式包括半反半透镜、全反全透镜和反射镜。反射镜拼接型CCD相机入射光一部分直接成像在直射面CCD上,另一部分经反射镜反射后成像在反射面CCD上。反射镜拼接型CCD相机具有能量利用率高、热稳定性好、体积重量小、拼接精度高和拼接长度较长的优势,更重要的一点是反射镜拼接不会出现漏缝现象,而且焦平面可形成一条共轭直线或一个完整连续的焦面,是光学拼接的发展方向。但反射镜拼接的方法在反射镜拼接交界会产生渐晕现象,需要利用后续图像处理工作进行消除。目前国内采用反射镜拼接的实际应用很少,所以针对反射镜拼接渐晕现象目前没有一套完整的消除办法。在实际反射镜拼接型CCD相机光学系统中,由于反射镜的遮挡和直边衍射,部分光束无法参与成像,导致交界处光照度较弱,这就产生了渐晕现象。反射镜边缘与光轴成 45°夹角,接收屏(CCD)成像的渐晕程度随着接收屏距离反射镜的距离而变化,所以接收屏距离反射镜距离越大,渐晕分布区域越大。传统的渐晕补偿方法有查表法,逐行扫描法和函数逼近法。查表法需要事先利用标准影像获取渐晕系数对照表,因此每次拍摄都必须满足相同的条件,不适合工程应用;逐行扫描法利用实际获取的图像数据进行逐行拟合,拟合出整幅图片灰度变化的趋势后进行恢复,当实际图像相邻两行灰度变化较大时,此方法会产生线性条纹;函数逼近法是通过多次定标,对各个照度下单个像元的补偿因子进行标定,然后将各个像元的补偿因子进行拟合,得出各个像元的渐晕恢复公式,与前两种相比,此方法有一定的优越性,但它运算量大、 占存储空间多且需要硬件测试设备,同时受拍摄环境和相机参数的限制。

发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够快速消除渐晕现象的基于曲面拟合的反射镜拼接渐晕消除装置。为了解决上述技术问题,本发明的基于曲面拟合的反射镜拼接渐晕消除装置包括根据最大渐晕临界点位置的横坐标Xmd,截取最大渐晕临界点以内原始图像的装置;
对最大渐晕临界点以内原始图像进行纠正得到复原图像的装置。本发明只对在最大渐晕临界点内的数据进行处理,数据量小、速度快、效率高。所述最大渐晕临界点位置的横坐标Xmd通过下述方法得到根据光学临界边缘的衍射能量分布,经过最小二乘拟合法拟合得到反射镜拼接渐晕光能量分布图,然后利用公式I-I < E,求解出最大渐晕临界点位置的横坐标Xmd,其中I 为光能量幅值,E为临界误差。所述临界误差E小于0.01。采用上述方法计算最大渐晕临界点位置的横坐标Xmd,不需要测量相关的光学和几何参数,不需要事先进行相关试验,具有广泛的适用性。所述对最大渐晕临界点以内原始图像进行纠正得到复原图像的装置包括图像灰度值二维拟合曲面运算装置利用式(1)、(2)进行迭代运算直至
权利要求
1.一种基于曲面拟合的反射镜拼接渐晕消除装置,其特征在于包括根据最大渐晕临界点位置的横坐标Xmd,截取最大渐晕临界点以内原始图像的装置; 对最大渐晕临界点以内原始图像进行纠正得到复原图像的装置。
2.根据权利要求1所述的基于曲面拟合的反射镜拼接渐晕消除装置,其特征在于所述最大渐晕临界点位置的横坐标xmd通过下述方法得到根据光学临界边缘的衍射能量分布,经过最小二乘拟合法拟合得到反射镜拼接渐晕光能量分布图,然后利用公式I-I < E,求解出最大渐晕临界点位置的横坐标Xmd,其中I为光能量幅值,E为临界误差。
3.根据权利要求2所述的基于曲面拟合的反射镜拼接渐晕消除装置,其特征在于 E 彡 0. 01。
4.根据权利要求1或2所述的基于曲面拟合的反射镜拼接渐晕消除装置,其特征在于所述对最大渐晕临界点以内原始图像进行纠正得到复原图像的装置包括图像灰度值二维拟合曲面运算装置利用式(1)、⑵进行迭代运算直至
5.根据权利要求4所述的基于曲面拟合的反射镜拼接渐晕消除装置,其特征在于所述目标约束函数F(X)的约束精度ε彡0.1。
6.根据权利要求5所述的基于曲面拟合的反射镜拼接渐晕消除装置,其特征在于所述目标约束函数F(X)的约束精度ε =0.001。
7.根据权利要求4所述的基于曲面拟合的反射镜拼接渐晕消除装置,其特征在于所述式(1)、(2)中,X的初始值Χ°等于原始图像上像素点灰度值的平均值;式(3)、(4), (5)、(6)中χ。,仏的初始值为图像中心坐标乂,乂,!^和!^的初始值为
全文摘要
本发明涉及一种基于曲面拟合的反射镜拼接渐晕消除装置,该装置包括根据最大渐晕临界点位置的横坐标xend,截取最大渐晕临界点以内原始图像的装置;图像灰度值二维拟合曲面运算装置;利用图像灰度值二维拟合曲面对最大渐晕临界点内原始图像进行纠正得到复原图像的装置。本发明不需要测量相关的光学和几何参数,不需要事先进行相关试验以确定渐晕系数;只对在最大渐晕临界点内的数据进行处理,数据量小、速度快、效率高;采用最速下降法求解曲面参数得到图像二维拟合曲面,能够获得比较准确的参数估计,并且简化了求解过程;本发明能够应用于实际工程项目中,具有广泛适用性。
文档编号G06T5/00GK102314672SQ20111021652
公开日2012年1月11日 申请日期2011年7月29日 优先权日2011年7月29日
发明者任建岳, 张星祥, 陶明慧 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
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