光电混合相关的运动模糊图像复原

摘要

随着航空遥感技术的高速发展，对遥感图像质量的要求也越来越高。高分辨率图像可以满足数字城市规划、军事侦察、自然灾害监测预警、地理信息系统等的需要。然而在实际航空遥感拍摄过程中往往会因为各种运动、环境噪声和传输降质等等原因导致成像目标模糊。本文主要研究的是目标和相机之间存在相对运动时产生的运动模糊。
　　本文首先介绍了课题的背景及意义，接着阐述了运动模糊图像复原的发展概况，陈述了运动模糊图像复原的理论基础，其中包括退化模型、四种经典图像复原方法和图像复原质量的评价方法。计算机模拟了运动模糊图像复原，实验结果表明，模糊尺度越小、点扩散函数(Point Spread Function，PSF)越精确，复原质量越好。
　　根据运动模糊图像复原的研究现状，提出了一种基于光电混合相关的运动模糊图像复原方法。在同一曝光时间内分别通过主CCD(Charge Coupled Device)和高速CCD对运动目标物体成像，主CCD获得一张被运动模糊的图像，高速CCD获得一组包含目标运动轨迹的图像序列。将获得的图像序列输入联合变换相关器中，做光学相关运算，质心法定位相关峰，描绘出目标物体的运动轨迹。计算运动轨迹和PSF之间的关系，得到准确的PSF，最后用约束最小二乘方算法复原运动模糊图像。然而高速CCD拍摄得到的图像序列往往存在对比度低，背景复杂等问题，导致探测的相关峰非常弱，甚至探测不到。阐述了三种改进相关输出的方法，并进行了计算机模拟和光学实验。结果显示，拉普拉斯变换能大大提高相关输出。
　　最后，通过计算机模拟和搭建光学实验平台，实现了基于光电混合相关的运动模糊图像复原，实验结果均表明，采用该方法能够计算出准确的PSF，有效复原运动模糊图像。

目录

摘要

1．绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 全文章节安排

2．运动模糊图像复原理论

2．1 图像复原的数学理论基础

2．1．1 图像的数字表示

2．1．2 傅里叶变换

2．2 运动模糊图像的退化模型

2．3 图像复原方法

2．3．1 逆滤波复原

2．3．2 维纳滤波复原

2．3．3 Lucy-Richardson滤波复原

2．3．4 约束最小二乘方滤波复原

2．4 图像复原结果评价

2．4．1 全参考图像复原质量评价方法

2．4．2 部分参考图像复原质量评价方法

2．4．3 无参考图像复原质量评价方法

2．5 图像复原结果

2．6 本章小结

3．光电混合联合变换相关器

3．1 联合变换相关器的发展

3．2 光电混合联合变换相关器原理

3．3 联合变换相关器的改进

3．3．1 灰度变换

3．3．2 拉普拉斯变换

3．3．3 功率谱二值化

3．4 模拟和光学实验

3．5 本章小结

4．光电混合相关的运动模糊图像复原

4．1 光电混合联合变换相关的像移测量原理

4．1．1 光电相关的运动图像像移测量

4．1．2 计算机模拟与光学实验结果

4．1．3 像移测量精度的改进

4．2 光电混合相关的运动模糊图像复原

4．2．1 点扩散函数的推导

4．2．2 运动模糊图像复原

4．3 本章小结

5．全文总结与今后工作展望

5．1 全文总结

5．2 今后工作展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

参与科学研究项目

致谢

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