[發明專利]一種基于湍流紅外輻射模型的霧天降質圖像清晰化方法

有效

• 申請號: 201611167482.5
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN106780385B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 張珊;李寒松;臧志鵬;王柯;竺鑫
• 申請（專利權）人: 北京華航無線電測量研究所
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 張春;彭霜

1.一種基于湍流紅外輻射模型的霧天降質圖像清晰化方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

步驟一：獲取霧天退化紅外圖像；

步驟二：對步驟一中的所述圖像進行傅里葉變換，得到頻域內的退化圖像，根據頻域內的退化圖像進而得到大氣調制傳遞函數；

步驟三：計算步驟二中所述大氣調制傳遞函數的折射率結構系數，

具體為：

步驟3.1：計算圖像水平梯度I_X和垂直梯度I_Y；

步驟3.2：對圖像每個像素點(m,n)計算并選取梯度值大于一定梯度閾值的像素點作為備選像素點；

步驟3.3：對所述備選像素點計算時間強度方差

步驟3.4：根據時間強度方差計算折射率結構系數具體包括：

選取某個具有高梯度的像素點，計算下面的估算值：

式中，PFOV表示像素視場，L表示傳輸路徑長度，λ為射線波長，D表示成像器孔徑，l₀表示湍流內尺度，L₀表示湍流外尺度，L₀＝0.4h，h表示成像物體距離地面的高度，為時間強度方差；

計算的表達式具體為

其中，N為選取的具有高梯度的像素點個數，為估算出的折射率結構系數；

步驟四：將步驟二中的頻域內的退化圖像在頻域內濾除大氣調制傳遞函數；

步驟五：將步驟四中濾除大氣調制傳遞函數后的頻域內的退化圖像進行傅里葉逆變換，得到清晰化處理的圖像；

步驟六：輸出清晰化處理后的圖像。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟二：對步驟一中的所述圖像進行傅里葉變換，得到頻域內的退化圖像，根據頻域內的退化圖像進而得到大氣調制傳遞函數；具體為：

在湍流大氣模型的基礎上，分析空域中圖像的退化模型，進而得到調制傳遞函數；其中，在空域中圖像的退化模型表示為：

g(x,y)＝f(x,y)*h(x,y)+n(x,y) (1)

其中，g(x,y)為退化圖像，f(x,y)為原始圖像，h(x,y)為湍流瞬態點擴展函數，n(x,y)為噪聲項；

相應的在頻域中圖像的退化模型表示為：

G(u,v)＝F(u,v)*H(u,v)+N(u,v) (2)

其中，G(u,v)為頻域中的退化圖像，F(u,v)為頻域中的原始圖像，H(u,v)為頻域中的湍流瞬態點擴展函數，N(u,v)為頻域中的噪聲項。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，H(u,v)是h(x,y)通過傅立葉變換得到的頻域表達式，也稱為光學傳遞函數，表示為：H＝|H|·e^iΦ，其中|H|表示幅值，Φ為相位，對幅值|H|作歸一化處理，使得零頻率處H(0,0)的幅值為1，則稱此歸一化后的幅值為大氣調制傳遞函數MTF，即：

MTF＝|H|/K (3)

其中：K為H在零頻率的幅值；

由公式(1)(2)(3)得到基于MTF的圖像退化模型為：

G(u,v)＝F(u,v)·MTF·K·e^iΦ+N(u,v) (4)

假設大氣調制傳遞函數是各向同性的，則忽略相位Φ的影響，即令Φ＝0，則

F(u,v)＝(G(u,v)-N(u,v))/(MTF·K) (5)。

4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，MTF在短曝光條件下的表達式為：

短曝光情況下的大氣調制傳遞函數表示為：

式中，ν表示角空間頻率，表示折射率結構系數，λ表示射線波長，R表示傳輸距離，μ為經驗系數，近距離時μ＝1，遠距離時μ＝0.5，D表示成像器孔直徑。

5.如權利要求3所述的方法，其特征在于，MTF在長曝光條件下的表達式為：

長曝光情況下的大氣調制傳遞函數表示為：

式中，ν表示角空間頻率，表示折射率結構系數，λ表示射線波長，R表示傳輸距離。