[發明專利]一種空間目標湍流退化圖像快速盲復原方法及裝置

有效

• 申請號: 202010542938.1
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111709892B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 王靜;徐安林;李若嫻;劉忠領;高昆;鄧蓉;萬昊
• 申請（專利權）人: 北京環境特性研究所;北京理工大學;中國人民解放軍63921部隊
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/13;G06T7/50
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 張沫

本發明涉及一種空間目標湍流退化圖像快速盲復原方法及裝置，該方法包括以下步驟：獲取空間目標湍流退化圖像；基于退化圖像的頻譜特征求解大氣湍流光學傳遞函數的參數值；根據大氣湍流光學傳遞函數和獲取的空間目標湍流退化圖像，利用維納濾波復原方法，得到初步復原圖像；利用截斷全變分法增強初步復原圖像的邊界，得到復原增強圖像。本發明充分利用空間目標湍流退化圖像的頻譜特征，高效估計了圖像模糊的大氣湍流光學傳遞函數，并利用維納濾波進行了快速盲復原，且對初步復原結果進一步增強，無需大量的迭代算法，復原目標邊界更加清晰，解決了現有復原算法對空間目標湍流退化圖像的適用性不強和計算效率低的問題。

技術領域

本發明涉及圖像復原技術領域，尤其涉及一種空間目標湍流退化圖像快速盲復原方法及裝置。

背景技術

目前的圖像復原方法多是針對無噪聲的自然模糊圖像，對圖像的信噪比有一定的要求，然而經歷了湍流退化的空間目標圖像具有低信噪比、低對比度等特點，應用于自然光圖像的盲復原方法很難被直接應用到可見光空間目標湍流退化圖像的復原中。

雖然目前現有技術中也有針對空間目標湍流退化圖像的算法，但是往往這些算法在計算前需要調節較多參數，在計算中需要采用大量的迭代算法，導致算法需要花費大量時間，人工、計算負荷太重，不適用于快速復原要求。圖像頻譜可以反映圖像的真實特征，因此其估計誤差比較小，目前在對自然光圖像復原中有利用頻譜特征來進行復原嘗試的，但此過程在對點擴散函數進行估計時需要利用清晰圖像，這在可見光空間目標湍流退化圖像的復原中很難實現。

因此，針對以上不足，需要提供一種能夠應用到空間目標湍流退化圖像的快速盲復原方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，現有復原算法對空間目標湍流退化圖像的適用性不強且計算效率低，針對現有技術中的缺陷，提供了一種能夠應用于空間目標湍流退化圖像的快速盲復原方法。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種空間目標湍流退化圖像快速盲復原方法，包括以下步驟：

步驟S1、獲取空間目標湍流退化圖像；

步驟S2、基于退化圖像的頻譜特征求解大氣湍流光學傳遞函數的參數值；

步驟S3、根據大氣湍流光學傳遞函數和獲取的空間目標湍流退化圖像，利用維納濾波復原方法，得到初步復原圖像；

步驟S4、利用截斷全變分法增強所述初步復原圖像的邊界，得到復原增強圖像。

優選地，所述步驟S2包括：

對退化前圖像變形函數ln|F'(0,v)|進行估計，表達式如下：

其中，ln|G′(0,v)|表示退化圖像變形函數，n表示退化圖像頻譜中低頻部分對應的退化前圖像頻譜擬合直線的正軸方向起點橫坐標，且n≥0，N表示圖像寬度的一半，a表示退化圖像頻譜中低頻部分對應的退化前圖像頻譜擬合直線的斜率，b表示退化圖像頻譜中低頻部分對應的退化前圖像頻譜擬合直線的截距，v表示離散頻率；

根據退化圖像變形函數ln|G′(0,v)|和退化前圖像變形函數ln|F'(0,v)|的估計值計算光學傳遞函數變形式-α|v|^2β，表達式如下：

-α|v|^2β≈ln|G′(0,v)|-ln|F′(0,v)|；

采用最小化L₁范數法擬合-α|v|^2β，得到擬合曲線的系數作為大氣湍流光學傳遞函數的α參數值，得到大氣湍流光學傳遞函數為

優選地，所述步驟S4具體包括：

利用截斷全變分法對所述初步復原圖像進行平滑，得到保留邊緣的平滑圖像，并根據所述初步復原圖像和所述平滑圖像，得到復原增強圖像。