[發明專利]一種氣動熱輻射指紋庫的建立方法及其應用

有效

• 申請號: 201210594906.1
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103093425A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 張天序;劉立;關靜;周鋼;左芝勇;朱生國;王正;何力
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李佑宏

技術領域

本發明屬于航天技術與圖像處理技術交叉領域，具體涉及一種氣動熱輻射環境下的指紋庫建立方法及其在圖像校正中的應用，適用于高超音速飛行器的氣動熱輻射圖像的成像探測。

背景技術

高超音速飛行器是二十一世紀航空事業發展的一個主要方向，在未來的軍事、政治和經濟領域中將發揮重要的戰略作用。高超音速飛行器能為民用運輸和航天運載等領域提供全新的途徑，但是高超音速飛行器卻面臨氣動光學效應的困擾。

氣動光學效應主要包括光學窗口及流場的氣動熱輻射效應和傳輸效應。當飛行器在稠密的大氣層中以高超聲速飛行時，其光學窗口與空氣相互作用，產生嚴重的氣動熱輻射效應和光學傳輸效應。其中，氣動熱輻射效應主要是指高溫光學窗口和激波氣體的輻射，其對成像器形成輻射干擾，使紅外圖像背景亮度增加，劣化紅外成像質量，嚴重影響高超音速飛行器導航、定位以及探測能力。

現有技術中缺乏通過分析氣動熱輻射圖像的退化規律從而建立氣動熱環境下退化圖像的特征庫即指紋庫以用于熱輻射退化圖像的校正的方法，使得紅外熱輻射圖像成像質量不高，難以獲得精確的目標探測能力。

發明內容

本發明的目的旨在提供一種氣動熱輻射指紋庫的建立方法，該方法通過曲面擬合建立熱輻射圖像的退化規律，確定曲面系數隨氣流熱流密度的變化趨勢，從而建立熱輻射指紋庫，以用于校正紅外熱輻射圖像，提高目標紅外探測能力。

實現本發明的目的所采用的一種氣動熱輻射指紋庫的建立方法，具體為：

（1）通過紅外成像系統獲取電弧風洞試驗的氣動熱輻射退化圖像序列(f₁,f₂,f₃,...,f_k,...,f_n-2，f_n-1，f_n)，并將圖像序列中每幀圖像均與基準圖像f₀成對分組：

(f₀,f₁)，(f₀,f₂)，(f₀,f₃)，…，(f₀,f_k)，…，(f₀,f_n-1)，(f₀,f_n)

n為退化圖像序列的幀數，其中的任一幀圖像f_k為在熱流密度為h_k的條件下獲取的氣動熱輻射退化圖像，k為氣動熱輻射退化圖像的幀序號，1≤k≤n。

（2）求任一氣動熱輻射退化圖像f_k與基準圖像f₀之差值d_k＝f_k-f₀，即為差值圖像；

（3）對任一差值圖像d_k進行二維曲面逼近擬合，得到在熱流密度為h_k的條件下擬合的曲面多項式其為二元多項式，式中，(x,y)為圖像坐標，其中x和y也為多項式的變量，i和j分別為x和y的冪指數，取非負整數，a_ij(h_k)表示在熱流密度為h_k的條件下的相應項xⁱy^j的系數。

（4）計算在熱流密度為h下的a_ij(h)的函數表達式。

由差值圖像序列可以得到不同熱流密度條件下的曲面多項式，分析各曲面多項式中相同系數（比如a₀₀）隨熱流密度的變化趨勢，建立a_ij(h)的函數表達式，aij(h)=Σl=0nplhn-l.]]>