[发明专利]一种相关哈特曼快速波前复原方法

说明书

本发明提供一种相关哈特曼快速波前复原方法，包括：获取哈特曼波前传感器探测到的初始哈特曼图像和子孔径排布，在所述初始哈特曼图像中选取滤波模板；将所述滤波模板放至初始哈特曼图像中进行相关滤波或核相关滤波运算，获取响应图，所述响应图对应有多个子响应图，所述子响应图对应有子孔径；在所述多个子响应图对应的子孔径中，遍历查找各子孔径的像素最大值，并将所述像素最大值的坐标位置进行存储，获取斜率矩阵；通过所述响应图和斜率矩阵进行哈特曼波前复原，获取复原波面。本发明能够通过单次相关滤波实现扩展目标到光斑图像的转变，简化了算法，提高了运算速度，实现了快速波前复原。

技术领域

本发明涉及光学信息测量技术领域，尤其涉及一种相关哈特曼快速波前复原方法。

背景技术

随着相关哈特曼运用到扩展目标的波前复原中，对无人机、汽车等目标进行波前复原，通过对哈特曼子响应图目标模板进行卷积运算，得到响应图像，根据相应图像求出复原波面。因此，相关哈特曼通过模板卷积的方法，对扩展目标图像进行波前复原起到了重要作用。

目前，针对扩展目标的相关哈特曼算法，通常采用相关滤波算法，例如，MOSSE(Minimum Output Sum of Squared Error，误差最小平方和滤波器)跟踪算法，运用滤波和相关的方法，对图像进行傅里叶转换，并对模板进行训练，得到新的滤波器，对滤波器模板也进行实时的更新，从而实现对目标的跟踪。但是，传统的相关哈特曼算法只能够针对单个目标模板进行训练和滤波处理，而对于哈特曼的波前复原，只能分别对子响应图逐个进行训练和滤波处理，先对图像进行二位快速傅里叶转换，再进行高斯滤波等处理，因此，在子响应图越多的情况下，消耗的时间也越多。同时，由于传统哈特曼算法只能够进行单个子孔径图像的处理，因此，在进行图像处理之前需要对图像进行分割，并创建多个新的数组接收数据，导致耗费的时间更多，且内存占用大。

此外，还有一部分情况采用空域算法进行扩展目标的处理，通过在哈特曼图像中选取一个合适的模板图像，用模板图像在实时更新的哈特曼图像中，去进行像素对比，得到相似度最高的就是目标在哈特曼图像中新的位置。但是空域算法需要进行多次循环，计算量大，运算速度较慢。

因此，亟需一种能够减少运算量，提高运算速度，快速实现波前复原的方法。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种相关哈特曼快速波前复原方法。

一种相关哈特曼快速波前复原方法，包括以下步骤：获取哈特曼波前传感器探测到的初始哈特曼图像和子孔径排布，在所述初始哈特曼图像中选取滤波模板；将所述滤波模板放至初始哈特曼图像中进行相关滤波或核相关滤波运算，获取响应图，所述响应图对应有多个子响应图，所述子响应图对应有子孔径；在所述多个子响应图对应的子孔径中，遍历查找各子孔径的像素最大值，并将所述像素最大值的坐标位置进行存储，获取斜率矩阵；通过所述响应图和斜率矩阵进行哈特曼波前复原，获取复原波面。

在其中一个实施例中，所述在初始哈特曼图像中选取滤波模板，具体包括：在所述初始哈特曼图像的中心位置，选取像素清晰的子图像作为滤波模板。

在其中一个实施例中，所述获取哈特曼波前传感器探测到的初始哈特曼图像和子孔径排布，在所述初始哈特曼图像中选取滤波模板之后，所述将所述滤波模板放到初始哈特曼图像中进行相关滤波或核相关滤波运算，获取响应图之前，还包括：采用截取函数，对模板图像的信号进行截断，获取滤波模板；其中，截取函数的公式如下：

其中，m和n分别表示窗口函数的坐标，M和N分别表示模板的大小；将所述滤波模板的像素灰度值规范化为平均值为0，方差为1的图像；将规范化后的滤波模板乘以一个余弦窗口，将图像边缘的值降为0，获取加窗后滤波模板。

在一个实施例中，所述将规范化后的滤波模板乘以一个余弦窗口，将图像边缘的值降为0，获取加窗后滤波模板之后，还包括：根据所述加窗后滤波模板生成相关滤波器或核相关滤波器，公式为：