一种气动光学效应中模糊图像的复原装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像处理技术领域，具体涉及一种气动光学效应中模糊图像的复原装置。
【背景技术】
[0002]在我国各领域信息化建设均飞速发展的形势下，数字城市、数字国土、数字林业、数字环保、数字公安、数字能源等数字化建设进程明显加快，并已经取得一定的成果。根据需要，及时的修编和更新地图，建立定期更新的地理数据库，动态监测土地利用变化情况，以及衍生最新时相的各类专题图都是需要迫切解决的问题。目前制约这类动态监测的首要因素是能否具备实用化的，高分辨率，连续稳定并能快速接收使用的监测数据源。
[0003]航拍影像具有高清晰、大比例尺、小面积、高现势性的优点，特别适合对陈旧的地理资料进行更新，从而能够满足人们对监测数据源的需要。该航拍影像是指在空中飞行的飞行器以不同的高度、角度、方位对实景实物进行摄影，摄像所得到的图像。然而，由于飞行器的飞行速度快，在经历长时间的高速飞行后其头罩温度会升高，因此，在长时间的航拍过程中会随有强烈的气动光学效应，降低了航拍成像系统的分辨力。
[0004]气动光学效应则是指飞行器在稠密大气层内高速飞行时，气流对飞行器产生的气动加热在飞行器头部周围产生高温，飞行器头部激波与表面、气流与外部气流之间形成强湍流边界层，当目标的光束通过湍流流场时，由于混合层气体密度梯度的变化，光学系统将接收到模糊和抖动的目标图像，如图1所示。气动光学效应的存在无疑将大大影响航拍成像系统的分辨力。因此定量地高速测量计算气动光学效应的影响，并采取有效的方法补偿、校正这种影响，成为航拍技术研制的关键问题之一。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种气动光学效应中模糊图像的复原装置，以减小或去除在航拍图像获取过程中发生的图像质量下降，通过提高图像的清晰度使得图像细节信息更加突出，以恢复退化模糊图像的本来面目，提高航拍成像系统的分辨力。
[0006]本发明采用的技术方案为:
[0007]第一方面，本发明实施例提供了一种气动光学效应中模糊图像的复原装置，该装置具体包括:波前传感器、图像采集装置和处理器；
[0008]所述波前传感器，用于获取所述探测目标的反射光波经过气动光学效应之后产生的畸变波前，提取所述畸变波前中的光学特征参数;其中，所述光学特征参数至少包括:空间信息和/或时间信息；
[0009]所述图像采集装置，用于采集所述探测目标的图像数据，对所述图像数据进行成像处理，得到所述探测目标的原始图像；
[0010]所述处理器，用于根据所述光学特征参数和所述探测目标的原始图像进行反卷积处理，得到所述探测目标的复原图像。
[0011]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述装置还包括分光镜；
[0012]所述分光镜，用于接收所述探测目标的反射光波经过气动光学效应之后产生的畸变波前，根据光谱特性将所述畸变波前分离为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谱特性不同，且均携带有所述探测目标的图像数据。
[0013]结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述波前传感器，还用于接收所述分光镜分离出的所述第一光波，提取所述第一光波中的光学特征参数。
[0014]结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述图像采集装置，还用于接收所述分光镜分离出的所述第二光波，提取所述第二光波中携带的所述探测目标的图像数据，对所述图像数据进行成像处理，得到所述探测目标的原始图像。
[0015]结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述图像采集装置包括镜头、图像传感器和显示屏；
[0016]所述镜头，用于接收所述分光镜分离出的所述第二光波，将所述第二光波折射成对应的折射光波;所述折射光波携带有探测目标的原始图像；
[0017]所述图像传感器，用于采集所述折射光波，将所述折射光波转换为对应的电信号，根据模数转换将所述电信号转换成对应的数字信号，对所述数字信号进行分析处理，得到所述折射光波携带的探测目标的原始图像；
[0018]所述显示屏，用于显示所述探测目标的原始图像。
[0019]结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述图像采集装置还包括光源；
[0020]所述光源，用于向所述探测目标发送光波，以便于所述探测目标接收所述光波后发射携带所述探测目标的图像数据的反射光波。
[0021]结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述图像采集装置为红外热像仪；
[0022]所述红外热像仪，用于接收所述探测目标的反射光波经过气动光学效应之后产生的红外辐射，根据所述探测目标的红外辐射强度与预设的标准红外辐射强度的差值运算处理，得到与所述探测目标的红外辐射强度相对应的所述探测目标的原始图像。
[0023]结合第一方面的第六种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述处理器包括第一运算模块和第二运算模块；
[0024]所述第一运算模块，用于接收所述波前传感器发送的所述第一光波中的光学特征参数，对所述光学特征参数进行处理，得到远场光斑数据;其中，所述远场光斑数据至少包括点扩散函数；
[0025]所述第二运算模块，用于根据所述远场光斑数据中的点扩散函数，对所述探测目标的原始图像进行反卷积运算，得到所述探测目标的复原图像。
[0026]结合第一方面的第七种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述波前传感器为哈特曼波前传感器。
[0027]结合第一方面、第一方面的第一种可能的实施方式至第一方面的第八种可能的实施方式中任一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，所述图像采集装置为照相机。
[0028]本发明与现有技术相比的优点在于:
[0029]本发明实施例提供的气动光学效应中模糊图像的复原装置，包括:波前传感器，用于获取探测目标的反射光波经过气动光学效应之后产生的畸变波前，提取畸变波前中的光学特征参数;其中，光学特征参数至少包括:空间信息和/或时间信息；图像采集装置，用于采集探测目标的图像数据，对其成像处理得到探测目标的原始图像;处理器，用于根据光学特征参数和探测目标的原始图像进行反卷积处理，得到探测目标的复原图像，其通过处理器进行波前传感器提取的光学特征参数与图像采集装置处理得到的探测目标的原始图像之间的反卷积运算，能够实时高效地对气动光学效应所导致的图像模糊现象进行校正复原，极大的提高航拍成像系统的分辨力且上述复原装置小型化、成本较低而适用性较强。
[0030]为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
【附图说明】
[0031]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0032]图1为本发明所提供的气动光学效应导致图像畸变的示意图；
[0033]图2为本发明实施例所提供的一种气动光学效应中模糊图像的复原装置的结构示意图；
[0034]图3为本发明实施例所提供的另一种气动光学效应中模糊图像的复原装置的结构示意图；
[0035]图4为本发明实施例所提供的一种气动光学效应中模糊图像的复原装置中图像采集装置的结构示意图；
[0036]图5为本发明实施例所提供的一种气动光学效应中模糊图像的复原装置中处理器的结构示意图；
[0037]图6为本发明实施例所提供的一种气动光学效应中模糊图像的复原装置的应用场景示意图，其中，6(a)为探测目标的图像数据；图6(b)为恢复出导致畸变的点扩散函数;图6(c)探测目标的原始图像;6(d)为利用反卷积技术实现对目标的高分辨力的探测目标的复原图像。
[0038]主要元件符号说明:
[0039]11、波前传感器;22、图