[發明專利]在軌海洋暗弱目標光學圖像增強方法

有效

• 申請號: 201711193771.7
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN107833195B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 張智;鮑云飛;邢坤;何紅艷
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06F30/20;G06F111/10
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

本發明涉及在軌海洋暗弱目標光學圖像增強方法，首先進成像特性建模，然后將探測器收集到源自目標的微弱信息，通過最小化約束的方法將場景信息估計出來，并提取其相位特征從而將目標與海面背景區分開；解決傳統光電探測方法中對海洋極其微弱目標難以探測到的技術難題，該方法增強了海洋暗弱目標特征，同時抑制海面雜波和探測器噪聲，突破了計算復雜度限制，有望實現星上實時大幅寬的海洋弱目標探測與識別，具有重要的應用價值；同時該方法對海洋弱目標的感知和早期預警能力，具有重要價值，該方法也可以用于海洋資源探測、海洋資源開發等方面。

技術領域

本發明涉及一種在軌海洋暗弱目標光學圖像增強方法，屬于空間相機在軌對海洋目標探測及像質提升技術領域。

背景技術

當前對海洋弱目標的探測是熱門領域，但又相當困難，同時對于維護國防安全又極為重要，瓶頸問題集中在水下動目標隱身能力強，目標通過強雜波下的海面背景輻射出的能量很弱，往往在背景限以下，混雜在海面背景雜波之中。目前工程上，往往通過加大傳統光電探測器的增益、增加器件的光電轉化效率、增大光學系統口徑等手段增加系統收集的能量，但是目標輻射信息仍然很微弱，受海面雜波干擾強，仍然難以探測到目標。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述缺陷，提供一種在軌海洋暗弱目標光學圖像增強方法，該方法增強了海洋暗弱目標特征，同時抑制海面雜波和探測器噪聲，該方法突破了計算復雜度限制，有望實現星上實時大幅寬的海洋弱目標探測與識別，具有重要的應用價值。

本發明的上述目的主要是通過如下技術方案予以實現的：

在軌海洋暗弱目標光學圖像增強方法，包括：

建立成像系統的數學模型，即得到探測器獲取圖像與算法恢復圖像、大氣介質透射圖像之間的關系表達式；

對算法恢復圖像約束最小，根據成像系統的數學模型得到大氣介質透射圖像；

將大氣介質透射圖像代入成像系統的數學模型中，得到優化后的算法恢復圖像；

從優化后的算法恢復圖像中提取相位信息和幅值信息，計算得到增強后的場景圖中的相位信息。

在上述在軌海洋暗弱目標光學圖像增強方法中，建立的成像系統的數學模型如下：

I(x)＝(J(x)+B(x))×t(x)+A×(1-t(x))

其中：I(x)為探測器獲取圖像；J(x)為算法恢復圖像；t(x)為大氣介質透射圖像；B(x)為海面背景圖；A為海面上大氣輻亮度信息。

在上述在軌海洋暗弱目標光學圖像增強方法中，對算法恢復圖像約束最小，根據成像系統的數學模型得到大氣介質透射圖像的具體方法如下：

令：

得到大氣介質透射圖像t(x)表達式如下：

其中：ρ為調整常數。

在上述在軌海洋暗弱目標光學圖像增強方法中，設置th＝B(x)·5％,

B(x)＝sign(λ)(|B(x)|-th)，|B(x)|≥th

在上述在軌海洋暗弱目標光學圖像增強方法中，將大氣介質透射圖像代入成像系統的數學模型中，得到優化后的算法恢復圖像的表達式如下；

其中：J(x)'為優化后的算法恢復圖像；t₀為大氣介質透射圖像初始值。

在上述在軌海洋暗弱目標光學圖像增強方法中，大氣介質透射圖像初始值t₀的取值為：0.1t₀0.3。