[發明專利]一種基于慣性陀螺數據的成像平臺去運動模糊算法模型

在審

• 申請號: 202110937123.8
• 申請日: 2021-08-16
• 公開（公告）號: CN114202560A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 何易德;姜湖海;劉書信;李黎明;張通彤;王捷
• 申請（專利權）人: 西南技術物理研究所
• 主分類號: G06T7/246
• 分類號: G06T7/246;G06T5/00
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 劉二格

本發明公開了一種基于慣性陀螺數據的成像平臺去運動模糊算法模型，慣性陀螺、光學探測成像系統固聯于成像平臺穩定平臺，成像平臺受到不規則擾動時，光學圖像成像平臺探測系統實時成像，慣性陀螺實時敏感不規則擾動，通過對慣性角速率信息的濾波處理，獲取光學圖像成像平臺框架運動角速率信息，對角速率信息在探測系統曝光時間內的積分計算、離散化計算，實時獲取探測成像運動模糊核，將計算得到的運動模糊核帶入非盲反卷積去模糊框架模型，優化解析原始非模糊圖像。本發明降低了光學系統設計與工藝的難度，在圖像成像平臺領域具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于光學圖像跟蹤技術領域，涉及一種利用光學圖像成像平臺自帶慣性陀螺敏感其運動參數來設計處理圖像運動模糊的算法模型。

背景技術

光學圖像成像平臺的運動模糊是探測成像過程中受外界擾動而實時獲取的模糊圖像，是計算機視覺和成像平臺跟蹤控制領域的核心問題。圖像運動模糊算法研究主要包括盲反卷積框架模型和非盲反卷積去模糊框架模型，非盲反卷積算法主要是在已知圖像模糊核的前提下，利用優化求解器計算原始清晰圖像；盲反卷積算法則同時優化求解原始清晰圖像和圖像模糊核函數，是一種病態問題，應用于對成像平臺運動信息未知的前提下。工業領域對圖像盲反卷積算法的研究較多，因為一般情況下無法獲取成像平臺的運動信息，同時工業上多采用高性能計算機，可利用交替迭代優化算法依次求解圖像模糊核和原始圖像。特殊情況下，通過預估成像平臺運動信息，再利用運動信息計算圖像模糊核，最后可直接優化計算原始圖像。

光學圖像成像平臺依托伺服控制系統實現探測圖像質量或通過添加光學快速反射鏡，在光路上實現對成像運動的補償。光學快速反射鏡的原理是實時獲取慣性陀螺數據，同時將此數據應用于探測成像系統前端的光學補償系統，實現在光路上對運動進行補償。光學快速反射鏡的設計可以提高成像平臺探測成像質量，從而提高跟蹤控制精度；但是光學快速反射鏡需要額外添加光學系統，同時工藝上實現較難，在應用方面具有一定的局限性，因此研究不太多。

目前針對光學圖像成像平臺探測成像運動模糊的算法研究較少，通常采用常規的圖像高通濾波算法進行預處理，沒有從成像平臺探測成像的特性進行考慮，因此在研究和應用方面均具有一定的局限。

發明內容

(一)發明目的

本發明的目的是：針對光學圖像成像平臺運動模糊對跟蹤控制的重要性及其研究不足，提出一種利用光學圖像成像平臺自帶的慣性陀螺來獲取運動信息，從而實時計算圖像模糊核，設計一種成像平臺探測圖像去模糊算法模型，并最終獲取原始圖像。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供一種利用光學圖像成像平臺自帶慣性陀螺敏感其運動參數來設計處理圖像運動模糊的算法模型，通過將其敏感的角速度信息轉換成運動模糊核參數，從而進行光學圖像去運動模糊，從算法上實現類似于快速反射鏡補償光學成像平臺成像系統的目的。慣性陀螺、光學探測成像系統固聯于成像平臺穩定平臺，成像平臺受到不規則擾動時，光學圖像成像平臺探測系統實時成像，慣性陀螺實時敏感不規則擾動，通過對慣性角速率信息的濾波處理，獲取光學圖像成像平臺框架運動角速率信息，對角速率信息在探測系統曝光時間內的積分計算、離散化計算，實時獲取探測成像運動模糊核，將計算得到的運動模糊核帶入非盲反卷積去模糊框架模型，優化解析原始非模糊圖像。由于光學圖像成像平臺自帶慣性陀螺，故此設計模型不需要額外的硬件系統，即可實現類似于快速反射鏡補償光路成像的目的，同時從算法軟件方面進行設計與處理，降低了光學系統設計與工藝的難度，在圖像成像平臺領域具有廣闊的應用前景。

其中，本發明算法模型實現慣性陀螺實時有效角速率信息的獲取、濾波處理、角速度信息轉換成圖像模糊核，實現設計圖像運動模糊復原模型；

其中，所述算法模型通過積分計算，將慣性陀螺敏感的角速率轉換成圖像模糊核頻域矩陣，即：

式中：