[发明专利]一种基于波前畸变与光轴抖动测量信息的图像质量提升方法

说明书

技术领域

本发明属于图像恢复领域，涉及一种利用空间相机波前畸变与光轴抖动测量 信息进行综合图像质量提升处理的方法。

背景技术

高分辨率成像技术在军用、民用对地观测领域中有着巨大需求，随着成像指 标的提升，成像质量对成像过程中的各种扰动因素也更加敏感。

根据对成像质量的影响机理，扰动因素主要可分为两类。一类是对应引起光 学系统状态变化的环境变化因素，如入轨过程中光学元件的瞬态移位或变形，在 轨材料退化引起的光学系统结构缓慢变化等，这些因素都会引起成像光学系统状 态及参数的变化，造成波前畸变并直接导致成像质量下降。另一类是各种引起成 像系统光轴指向抖动的微振动扰动因素，引起成像系统光轴指向的抖动，使得积 分时间内景物在成像焦面上多次移动，造成图像质量的退化。

如何在上述因素造成图像质量退化的情况下恢复得到高质量的图像成为本 领域一直需要解决的一个技术问题。

发明内容

本发明正是基于现有技术的上述需求而提出的。本发明要解决的技术问题是： 提供一种高效准确的方法，来解决空间相机波前畸变与光轴抖动的造成的遥感图 像质量退化问题。

为了解决该技术问题，本发明提供的技术方案包括：一种基于波前畸变和光轴抖动测量信息的图像质量提升方法，步骤如下：步骤一、一体化获取光学系统的波前畸变信息和光轴抖动测量信息；所述波前畸变信息为{a₁,…,a_k}，其中a_k为Zernike多项式系数；波前表示为z_k(x,y)为Zernike多项式第k项基元波面，x,y为瞳面坐标；光轴抖动测量信息为{(jx₁,jy₁)，…,(jx_i,jy_i)}，其中(jx_i,jy_i)表示曝光时间内第i个采样点光轴相对于曝光起始时刻的像面偏移量。步骤二、利用波前畸变测量数据，计算波前畸变点扩散函数PSF1；其中，首先对应不同的相位差分布，计算得到不同的单色点扩散函数PSF_λ(u,v)；其中，A(x,y)为瞳面光波振幅，根据光瞳形状确定，有效通光位置取值为1，其余取0；f为焦距，λ为单色光波长，(u,v)为像面坐标，(x,y)为瞳面坐标；然后，对单色点扩散函数进行加权平均，即为白光点扩散函数PSF1；其中，ω_λ为太阳光谱分布、目标光谱反射率、光电探测器光谱响应的乘积。步骤三、根据曝光时间内测量的光轴抖动信息计算点扩散函数PSF2；其中，N表示曝光时间内采样点的总数，n(u,v)表示落入像面(u,v)位置的采样点数其中，N表示曝光时间内采样点的总数，n(u,v)表示落入像面(u,v)位置的采样点数；(u,v)根据测量的光轴抖动信息进行计算，u＝ROUNDDOWN(jx_i)、v＝ROUNDDOWN(jy_i)，其中ROUNDDOWN()表示向下取整。步骤四、综合波前畸变点扩散函数PSF1和光轴抖动点扩散函数PSF2获取成像系统的总退化PSF；将步骤二和步骤三获取的基于波前测量数据的点扩散函数PSF1和基于光轴抖动测量数据的点扩散函数PSF2，二者卷积后获取成像系统的总退化PSF；步骤五、根据所述总退化PSF，进行非盲图像复原处理。

本发明采用上述技术方案具有如下的有益效果：

1.采用一体化测量仪进行波前畸变与光轴抖动的集成测量，可以在空间相机 成像过程中，进行两类扰动因素的同步测量，提高图像退化信息在轨测量的实时 性和准确性；2.利用一体化测量信息，通过融合的方式获得波前畸变和光轴抖动 两种影响因素叠加影响的综合图像退化模型，提高退化点扩散函数的计算精度， 采用非盲图像复原算法，获得高质量的图像质量提升效果。

附图说明

图1为一体化测量仪结构示意图；

图2为本发明实施例中一种基于波前畸变和光轴抖动测量信息的图像质量 提升处理方法的步骤图；

图3为本发明实施例中的一种一体化测量仪在面阵凝视型的空间相机中的 布置方案图；

图4为本发明实施例中的利用摆镜折出边缘视场的方法方案图；

图5为本发明另一实施例中的一种一体化测量仪在推扫型空间相机中的布 置方案图；

具体实施方式