[發(fā)明專利]基于泰勒展開積分退化模型的微掃描圖像重構(gòu)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310157445.6
• 申請日: 2013-05-02
• 公開（公告）號: CN103236044A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金偉其;路陸;頓雄;王霞;李力;范永杰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 李愛英;高燕燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于泰勒展開積分退化模型的微掃描圖像重構(gòu)方法，屬于數(shù)字圖像處理中的圖像重構(gòu)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，CCD(電荷耦合器件)、CMOS(互補(bǔ)金屬-氧化物-半導(dǎo)體)以及紅外焦平面陣列等面陣探測器越來越多地應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)、軍事偵察、衛(wèi)星遙感等諸多領(lǐng)域。隨著加工工藝的不斷發(fā)展，CCD等面陣探測器的像元尺寸逐漸變小，面陣規(guī)模逐漸變大。像元尺寸的越小，越接近脈沖采樣，然而其集光能力越差，散粒噪聲越嚴(yán)重，這已經(jīng)成為成像系統(tǒng)分辨力的瓶頸。此外，相對于CCD和CMOS，紅外焦平面陣列由于材料的限制，像元尺寸更大，所以其積分效應(yīng)更為明顯。由于焦平面探測器的像元具有有限大小，因此對應(yīng)像素值與輻射到整個像元上的能量和成正比，這使像元無法區(qū)分更精細(xì)的局部圖像，即像元對局部能量分布的積分過程使得采集圖像發(fā)生模糊退化，我們將這種退化現(xiàn)象稱之為積分退化效應(yīng)。?

為了克服焦平面探測器離散采樣的限制，國內(nèi)外先后出現(xiàn)了多種多幀圖像超分辨率重建技術(shù)，例如頻域法、凸集投影法、最大后驗概率法、非均勻插值法以及學(xué)習(xí)法。然而，這些算法復(fù)雜性高，難以實現(xiàn)實時處理。微掃描成像系統(tǒng)是一種利用微掃描機(jī)構(gòu)獲得多幀具有幀間微位移的成像裝置，它在不改變原有成像系統(tǒng)基本組成的情況下，只在光路中添加精密的微掃描裝置即可用最低的成本提高系統(tǒng)分辨率。?

針對微掃描成像系統(tǒng)獲得的圖像，已經(jīng)提出了多種亞像元重構(gòu)算法。大多?數(shù)亞像元重構(gòu)算法都假設(shè)焦平面探測器的占空比為100％，或者假設(shè)局部圖像灰度相等。然而，這些假設(shè)都與實際情況不符。由于焦平面探測器占空比的存在，使得上述假設(shè)出現(xiàn)大量噪聲，甚至使得重構(gòu)算法失效。為此，考慮占空比條件下的微掃描圖像重構(gòu)是亟待解決的問題。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種基于泰勒展開積分退化模型的微掃描圖像重構(gòu)方法，首先基于Taylor展開建立了焦平面探測器的積分退化模型，進(jìn)而到積分退化函數(shù)，利用積分退化函數(shù)構(gòu)建的Wiener濾波器進(jìn)行濾波，抑制了焦平面探測器的積分退化效應(yīng)。?

該方法包括如下步驟：?

第一步：利用基于離散傅里葉變換DFT的亞像元圖像配準(zhǔn)算法，獲得多幀微掃描圖像的幀間位移量；?

第二步：在步驟一獲得的幀間位移量的基礎(chǔ)上，利用基于幀間差分過采樣技術(shù)，將多幀微掃描圖像重建出一幅過采樣圖像g_os[m，n]；?

第三步：建立焦平面探測器的積分退化模型，進(jìn)行泰勒(Taylor)展開，得到積分退化函數(shù)H[u，v]，用其構(gòu)建Wiener濾波器M_W[u，v]，經(jīng)直流分量歸一化之后得到歸化后Wiener濾波器M′_W[u，v]，用其對第二步得到的過采樣圖像g_os[m，n]進(jìn)行Wiener濾波，復(fù)原出重構(gòu)圖像完成微掃描圖像的重構(gòu)；其中[u，v]為頻域坐標(biāo)，u為頻域上的水平坐標(biāo)，v為頻域上的豎直坐標(biāo)；?

其中得到積分退化函數(shù)H[u，v]的過程為：?

假設(shè)f(x，y)為經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)成像在焦平面探測器上的模擬圖像，g[m，n]為經(jīng)焦平面探測器積分和采樣后得到的退化圖像，則?