本发明专利技术涉及一种基于NURBS曲面拟合的气动光学热辐射效应校正方法及装置，其包括：获取气动热辐射效应的退化图像；采用高斯金字塔滤除退化图像中的高频成分，得到高斯金字塔顶层图像；提取高斯金字塔顶层图像中的像素点为NURBS曲面的拟合像素点；分别计算拟合像素点行方向与列方向的节点矢量，并利用行方向与列方向的节点矢量构建NURBS曲面的基底函数矩阵；基于NURBS曲面反算法计算NURBS曲面的控制点向量，并根据控制点向量进行曲面修正得到NURBS曲面的新权因子；建立基于NURBS曲面拟合的热辐射效应校正模型，交替迭代估计NURBS曲面的基底函数矩阵、控制点向量，并输出满足预设要求的清晰图像及热辐射效应层图像。本发明专利技术可以对退化图像进行有效校正，得到清晰图像。得到清晰图像。得到清晰图像。
【技术实现步骤摘要】
基于NURBS曲面拟合的气动光学热辐射效应校正方法及装置
[0001]本专利技术涉及气动光学图像处理
，尤其涉及一种基于NURBS（Non
‑
Uniform Rational BSplines，非均匀有理B样条）曲面拟合的气动光学热辐射效应校正方法及装置。
技术介绍
[0002]二十一世纪是飞行器高速发展的时代，随着飞行器速度日新月异的突破，当飞行器在大气层中以高超音速飞行时，因与空气的相互摩擦与作用产生强烈且复杂的气动流场，并使光学窗口温度急剧上升，高温气体使光学窗口产生严重的气动光学热辐射效应噪声，使图像背景局部亮度增加，成像质量下降，对高速飞行器的光学成像探测窗口和光学导航定位系统造成很大困扰。
[0003]现有技术中通常采用多项式拟合曲面以校正气动热辐射图像，但是利用多项式拟合曲面对于非线性和具有相关性多项式的数据难以建模，也难以拟合数据高度复杂的自由曲面。因此如何有效地拟合各种复杂条件下的气动热辐射图像并校正是亟待解决的问题。
技术实现思路
[0004]有鉴于此，有必要提供一种基于NURBS曲面拟合的气动光学热辐射效应校正方法及装置，用以解决如何有效地拟合各种复杂条件下的气动热辐射图像并校正的问题。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供一种基于NURBS曲面拟合的气动光学热辐射效应校正方法，包括：获取气动热辐射效应的退化图像；采用高斯金字塔滤除退化图像中的高频成分，得到高斯金字塔顶层图像;提取高斯金字塔顶层图像中的像素点为NURBS曲面的拟合像素点；分别计算拟合像素点行方向与列方向的节点矢量，并利用行方向与列方向的节点矢量构建NURBS曲面的基底函数矩阵；基于NURBS曲面反算法计算NURBS曲面的控制点向量，并根据控制点向量进行曲面修正得到NURBS曲面的新权因子；建立基于NURBS曲面拟合的热辐射效应校正模型，交替迭代估计NURBS曲面的基底函数矩阵、控制点向量，并输出满足预设要求的清晰图像及热辐射效应层图像。
[0006]可选的，采用高斯金字塔滤除退化图像中的高频成分，得到高斯金字塔顶层图像，包括：利用高斯模糊核对退化图像进行卷积操作，得到卷积对象；将卷积对象进行循环下采样操作，得到高斯金字塔顶层图像。
[0007]可选的，分别计算拟合像素点行方向与列方向的节点矢量，并利用行方向与列方向的节点矢量构建NURBS曲面的基底函数矩阵，包括：依据弦长划分法对拟合像素点的行方向与列方向进行参数化操作，得到拟合像素点的第一参数方向与第二参数方向；
分别设定拟合像素点每一参数方向的拟合次数，并根据每一参数方向的拟合次数计算拟合像素点每一参数方向的节点矢量；对每一参数方向的节点向量进行递推，构建关于NURBS曲面的基底函数矩阵。
[0008]可选的，基于NURBS曲面反算法计算NURBS曲面的控制点向量，包括：利用公式得到所述控制点向量，其中，表示拟合像素点的向量，表示基底函数矩阵，表示控制点向量。
[0009]可选的，根据控制点向量进行曲面修正得到NURBS曲面的新权因子包括：利用公式计算得到新权因子，其中，表示新权因子，表示初权因子，表示拟合像素点，表示控制点，、分别表示拟合像素点所在的行与列数，、分别表示拟合像素点矩阵的总行数与总列数，表示拟合像素点到控制点的欧式距离，表示将拟合像素点处的曲面向控制点进行修正的距离。
[0010]可选的，建立基于NURBS曲面拟合的热辐射效应校正模型，包括：利用公式构造基于NURBS曲面的曲面方程，其中，表示曲面方程，、表示基底函数矩阵，、表示控制点向量，、表示新权因子，、分别表示拟合像素点所在的行与列数，、分别表示拟合像素点矩阵的总行数与总列数；利用曲面方程建立基于NURBS曲面拟合的热辐射效应校正模型，其中，校正模型可以通过以下公式进行表示：，其中，表示气动热辐射效应退化图像，表示迭代后输出的清晰图像，表示迭代后输出的热辐射效应层图像，表示迭代中的潜在清晰图像，表示迭代中的热辐射效应层图像，表示关于热辐射效应层图像的正则化项，表示正则化项的正则化系数，表示关于清晰图像的正则化项，表示正则化项的正则化系数。
[0011]可选的，交替迭代估计NURBS曲面的基底函数矩阵、控制点向量，并输出满足预设要求的清晰图像及热辐射效应层图像，包括：固定第一潜在清晰图像，利用校正模型迭代估计NURBS曲面的基底函数矩阵、控制点向量，迭代求解潜在热辐射效应层图像；固定潜在热辐射效应层图像，利用清晰图像及热辐射效应层图像的关联关系估计第二潜在清晰图像；交替迭代上述迭代过程，并输出满足预设要求的清晰图像及热辐射效应层图像。
[0012]本专利技术还提供了一种基于NURBS曲面拟合的气动光学热辐射效应校正的装置，包括：获取模块：用于获取气动热辐射效应的退化图像；滤除模块：用于采用高斯金字塔滤除所述退化图像中的高频成分，得到高斯金字塔顶层图像;提取模块，用于提取所述高斯金字塔顶层图像中的像素点为NURBS曲面的拟合像素点；构建模块：用于分别计算所述拟合像素点行方向与列方向的节点矢量，并利用所述行方向与列方向的节点矢量构建NURBS曲面的基底函数矩阵；计算修正模块，用于基于NURBS曲面反算法计算所述NURBS曲面的控制点向量，并根据所述控制点向量进行曲面修正得到所述NURBS曲面的新权因子；迭代模块，用于建立基于NURBS曲面拟合的热辐射效应校正模型，交替迭代估计所述NURBS曲面的基底函数矩阵、控制点向量，并输出满足预设要求的清晰图像及热辐射效应层图像。
[0013]本专利技术通过利用高斯金字塔滤除退化图像中的高频成分，得到高斯金字塔顶层图像，便于后续曲面拟合中的数据计算，并且NURBS拟合气动热辐射图像能更好地拟合各种复杂条件下的气动热辐射图像，因此可以通过建立基于NURBS曲面拟合的热辐射效应校正模型，重复迭代优化估计NURBS曲面的基底函数矩阵和控制点向量和清晰图像，直至得到满足要求的清晰图像及气动热辐射效应层图像，并且控制点向量和新权因子的局部修正可使拟合曲面更加精确。因此利用NURBS曲面拟合进行气动热辐射图像校正，能获得更加精确的图像结果。
附图说明
[0014]图1为本专利技术实施例提供的一种基于NURBS曲面拟合的气动光学热辐射效应校正方法的方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的一种气动热辐射效应退化图像；图3为本专利技术实施例提供的一种高斯金字塔示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种经过高斯金字塔滤波后的气动热辐射效应图像；图5为本专利技术实施例提供的一种经过滤波前后图像像素值分布图；高斯金字塔示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种NURBS拟合原理示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种NURBS曲面拟合图；图8为本专利技术实施例提供的一种的经过交替迭代后的热辐射效应层图像；图9为本专利技术实施例提供的一种的经过交替迭代输出的清晰图像；图10为本专利技术实施例提供的一种基于NURBS曲面拟合的气动光学热辐射效应校正装置的结构示意图。
具体实施方式
[0015]下面结合附图来具体描述本专利技术的优选本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于NURBS曲面拟合的气动光学热辐射效应校正方法，其特征在于，包括：获取气动热辐射效应的退化图像；采用高斯金字塔滤除所述退化图像中的高频成分，得到高斯金字塔顶层图像；提取所述高斯金字塔顶层图像中的像素点为NURBS曲面的拟合像素点；分别计算所述拟合像素点行方向与列方向的节点矢量，并利用所述行方向与列方向的节点矢量构建NURBS曲面的基底函数矩阵；基于NURBS曲面反算法计算所述NURBS曲面的控制点向量，并根据所述控制点向量进行曲面修正得到所述NURBS曲面的新权因子；建立基于NURBS曲面拟合的热辐射效应校正模型，交替迭代估计所述NURBS曲面的基底函数矩阵、控制点向量，并输出满足预设要求的清晰图像及热辐射效应层图像。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用高斯金字塔滤除所述退化图像中的高频成分，得到高斯金字塔顶层图像，包括：利用高斯模糊核对所述退化图像进行卷积操作，得到卷积对象；将所述卷积对象进行循环下采样操作，得到所述高斯金字塔顶层图像。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别计算所述拟合像素点行方向与列方向的节点矢量，并利用所述行方向与列方向的节点矢量构建NURBS曲面的基底函数矩阵，包括：依据弦长划分法对所述拟合像素点的行方向与列方向进行参数化操作，得到所述拟合像素点的第一参数方向与第二参数方向；分别设定所述拟合像素点每一参数方向的拟合次数，并根据每一参数方向的拟合次数计算所述拟合像素点每一参数方向的节点矢量；对所述每一参数方向的节点向量进行递推，构建关于所述NURBS曲面的基底函数矩阵。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于NURBS曲面反算法计算所述NURBS曲面的控制点向量，包括：利用公式得到所述控制点向量，其中，表示拟合像素点的向量，表示所述基底函数矩阵，表示控制点向量。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述控制点向量进行曲面修正得到所述NURBS曲面的新权因子包括：利用公式计算得到所述新权因子，其中，表示新权因子，表示初权因子，表示拟合像素点，表示控制点，、分别表示拟合像素点所在的行与列数，、分别表示拟合像素点矩阵的总行数与总列数，表示拟合像素点到控制点的欧式距离，表示将拟合像素点处的曲...
【专利技术属性】
技术研发人员：洪汉玉，叶国庆，时愈，张丽琴，杜敦伟，赵欣，张天序，桑农，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：
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