[发明专利]基于改进互功率谱的星上图像配准叠加增强方法及系统

权利要求书

1.基于改进互功率谱的星上图像配准叠加增强方法，其特征是：该方法由以下步骤实现：

步骤一、采用自由姿态空间相机对同一场景在多次短时曝光，获取一系列暗弱图像；

步骤二、在步骤一获取的一系列暗弱图像中，将首张图像作为参考图像，其余图像作为待配准图像，并计算出参考图像的傅里叶变换谱和傅里叶变换幅值谱；

步骤三、选择一张待配准图像，并计算所述待配准图像的傅里叶变换幅值谱；

步骤四、将步骤二所述的参考图像的傅里叶变换幅值谱和步骤三中待配准图像的傅里叶变换幅值谱均进行高通滤波、对数极坐标变换和切波浪边缘操作，分别获得相应的对数极坐标下的傅里叶变换幅值谱；

步骤五、对两个对数极坐标下的傅里叶变换幅值谱进行傅里叶变换，分别得到相应的傅里叶-梅林变换谱；

步骤六、将两个傅里叶-梅林变换谱计算对数极坐标下的互功率谱，再进行傅里叶逆变换，得到互相关函数，并从中得到旋转和缩放参数的初步估计；

步骤七、对所述初步估计进行二次曲面插值，获得旋转和缩放参数的最终估计；

步骤八、利用步骤七所求的旋转和缩放参数对当前待配准图像进行变换，获得半配准的图像；

步骤九、对步骤八获得的半配准图像进行傅里叶变换，得到傅里叶变换谱，计算所述傅里叶变换谱与步骤二获得的参考图像的傅里叶变换谱之间的互功率谱，再进行傅里叶逆变换得到互相关函数，并从中得到平移参数的初步估计；

步骤十、对步骤九所述的平移参数的初步估计进行二次曲面插值，获得平移参数的最终估计；

步骤十一、利用平移参数，对步骤八获得的半配准的图像进行配准，获得完全配准图像；

步骤十二、根据步骤七获得的旋转和缩放参数的最终估计以及步骤十获得的平移参数的最终估计确定出配准覆盖指示矩阵；

步骤十三、重复步骤三至步骤十二，直至全部待配准图像配准完毕；

步骤十四、将全部配准好的图像与参考图像进行叠加，得到叠加后的图像；

步骤十五、将所有配准覆盖指示矩阵进行叠加，获得配准叠加次数矩阵；

步骤十六、将步骤十四获得的高对比度的图像与步骤十五获得的配准叠加次数矩阵进行元素除，获得均匀背景的高对比度图像。

2.根据权利要求1所述的基于改进互功率谱的星上图像配准叠加增强方法的系统，其特征是：包括配准模块和叠加模块；

自由姿态空间相机获取一系列暗弱图像，在该暗弱图像序列中，配准模块采用权利要求1中步骤三至步骤十一的方法进行配准，然后通过叠加模块进行叠加，最后结合叠加次数矩阵将叠加后的图像的非均匀性去除，获得最终的高对比度、高信噪比的图像。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述配准模块中包括输入单元、傅里叶变换单元、高通滤波器、对数极坐标变换单元、互功率谱计算单元、波浪边缘裁剪单元、互相关函数计算单元、二次曲面插值单元以及几何变换单元；

参考图像和待配准图像经输入单元输入后，均通过傅里叶变换单元进行傅里叶变换，参考图像的傅里叶变换幅值谱和待配准图像的傅里叶变换幅值谱均通过高通滤波器、对数极坐标变换单元以及波浪边缘裁剪单元后均生成对数极坐标傅里叶变换幅值谱；

所述对数极坐标傅里叶变换幅值谱经傅里叶变换单元进行傅里叶变换，分别得到相应的傅里叶-梅林变换谱；

两个傅里叶-梅林变换谱通过互功率谱计算单元计算，获得对数极坐标下的互功率谱，所述对数极坐标下的互功率谱进行傅里叶逆变换后通过互相关函数计算单元，得到互相关函数，并从中得到旋转和缩放参数的初步估计；

采用二次曲面插值单元对所述初步估计进行二次曲面插值，获得旋转和缩放参数的最终估计；

所述旋转和缩放参数通过几何变换单元待配准图像进行变换，获得半配准图像。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述叠加模块包括叠加单元和非均匀校正单元，所述叠加单元用于叠加已配准的图像和生成叠加次数矩阵；非均匀校正单元用于去除叠加后图像的非均匀性。