[发明专利]一种基于湍流红外辐射模型的雾天降质图像清晰化方法

权利要求书

1.一种基于湍流红外辐射模型的雾天降质图像清晰化方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤一：获取雾天退化红外图像；

步骤二：对步骤一中的所述图像进行傅里叶变换，得到频域内的退化图像，根据频域内的退化图像进而得到大气调制传递函数；

步骤三：计算步骤二中所述大气调制传递函数的折射率结构系数，

具体为：

步骤3.1：计算图像水平梯度I_X和垂直梯度I_Y；

步骤3.2：对图像每个像素点(m,n)计算并选取梯度值大于一定梯度阈值的像素点作为备选像素点；

步骤3.3：对所述备选像素点计算时间强度方差

步骤3.4：根据时间强度方差计算折射率结构系数具体包括：

选取某个具有高梯度的像素点，计算下面的估算值：

式中，PFOV表示像素视场，L表示传输路径长度，λ为射线波长，D表示成像器孔径，l₀表示湍流内尺度，L₀表示湍流外尺度，L₀＝0.4h，h表示成像物体距离地面的高度，为时间强度方差；

计算的表达式具体为

其中，N为选取的具有高梯度的像素点个数，为估算出的折射率结构系数；

步骤四：将步骤二中的频域内的退化图像在频域内滤除大气调制传递函数；

步骤五：将步骤四中滤除大气调制传递函数后的频域内的退化图像进行傅里叶逆变换，得到清晰化处理的图像；

步骤六：输出清晰化处理后的图像。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二：对步骤一中的所述图像进行傅里叶变换，得到频域内的退化图像，根据频域内的退化图像进而得到大气调制传递函数；具体为：

在湍流大气模型的基础上，分析空域中图像的退化模型，进而得到调制传递函数；其中，在空域中图像的退化模型表示为：

g(x,y)＝f(x,y)*h(x,y)+n(x,y) (1)

其中，g(x,y)为退化图像，f(x,y)为原始图像，h(x,y)为湍流瞬态点扩展函数，n(x,y)为噪声项；

相应的在频域中图像的退化模型表示为：

G(u,v)＝F(u,v)*H(u,v)+N(u,v) (2)

其中，G(u,v)为频域中的退化图像，F(u,v)为频域中的原始图像，H(u,v)为频域中的湍流瞬态点扩展函数，N(u,v)为频域中的噪声项。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，H(u,v)是h(x,y)通过傅立叶变换得到的频域表达式，也称为光学传递函数，表示为：H＝|H|·e^iΦ，其中|H|表示幅值，Φ为相位，对幅值|H|作归一化处理，使得零频率处H(0,0)的幅值为1，则称此归一化后的幅值为大气调制传递函数MTF，即：

MTF＝|H|/K (3)

其中：K为H在零频率的幅值；

由公式(1)(2)(3)得到基于MTF的图像退化模型为：

G(u,v)＝F(u,v)·MTF·K·e^iΦ+N(u,v) (4)

假设大气调制传递函数是各向同性的，则忽略相位Φ的影响，即令Φ＝0，则

F(u,v)＝(G(u,v)-N(u,v))/(MTF·K) (5)。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，MTF在短曝光条件下的表达式为：

短曝光情况下的大气调制传递函数表示为：

式中，ν表示角空间频率，表示折射率结构系数，λ表示射线波长，R表示传输距离，μ为经验系数，近距离时μ＝1，远距离时μ＝0.5，D表示成像器孔直径。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，MTF在长曝光条件下的表达式为：

长曝光情况下的大气调制传递函数表示为：

式中，ν表示角空间频率，表示折射率结构系数，λ表示射线波长，R表示传输距离。