本发明专利技术公开了一种基于惯性陀螺数据的成像平台去运动模糊算法模型，惯性陀螺、光学探测成像系统固联于成像平台稳定平台，成像平台受到不规则扰动时，光学图像成像平台探测系统实时成像，惯性陀螺实时敏感不规则扰动，通过对惯性角速率信息的滤波处理，获取光学图像成像平台框架运动角速率信息，对角速率信息在探测系统曝光时间内的积分计算、离散化计算，实时获取探测成像运动模糊核，将计算得到的运动模糊核带入非盲反卷积去模糊框架模型，优化解析原始非模糊图像。本发明专利技术降低了光学系统设计与工艺的难度，在图像成像平台领域具有广阔的应用前景。应用前景。应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种基于惯性陀螺数据的成像平台去运动模糊算法模型
[0001]本专利技术属于光学图像跟踪
，涉及一种利用光学图像成像平台自带惯性陀螺敏感其运动参数来设计处理图像运动模糊的算法模型。
技术介绍
[0002]光学图像成像平台的运动模糊是探测成像过程中受外界扰动而实时获取的模糊图像，是计算机视觉和成像平台跟踪控制领域的核心问题。图像运动模糊算法研究主要包括盲反卷积框架模型和非盲反卷积去模糊框架模型，非盲反卷积算法主要是在已知图像模糊核的前提下，利用优化求解器计算原始清晰图像；盲反卷积算法则同时优化求解原始清晰图像和图像模糊核函数，是一种病态问题，应用于对成像平台运动信息未知的前提下。工业领域对图像盲反卷积算法的研究较多，因为一般情况下无法获取成像平台的运动信息，同时工业上多采用高性能计算机，可利用交替迭代优化算法依次求解图像模糊核和原始图像。特殊情况下，通过预估成像平台运动信息，再利用运动信息计算图像模糊核，最后可直接优化计算原始图像。
[0003]光学图像成像平台依托伺服控制系统实现探测图像质量或通过添加光学快速反射镜，在光路上实现对成像运动的补偿。光学快速反射镜的原理是实时获取惯性陀螺数据，同时将此数据应用于探测成像系统前端的光学补偿系统，实现在光路上对运动进行补偿。光学快速反射镜的设计可以提高成像平台探测成像质量，从而提高跟踪控制精度；但是光学快速反射镜需要额外添加光学系统，同时工艺上实现较难，在应用方面具有一定的局限性，因此研究不太多。
[0004]目前针对光学图像成像平台探测成像运动模糊的算法研究较少，通常采用常规的图像高通滤波算法进行预处理，没有从成像平台探测成像的特性进行考虑，因此在研究和应用方面均具有一定的局限。
技术实现思路
[0005](一)专利技术目的
[0006]本专利技术的目的是：针对光学图像成像平台运动模糊对跟踪控制的重要性及其研究不足，提出一种利用光学图像成像平台自带的惯性陀螺来获取运动信息，从而实时计算图像模糊核，设计一种成像平台探测图像去模糊算法模型，并最终获取原始图像。
[0007](二)技术方案
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种利用光学图像成像平台自带惯性陀螺敏感其运动参数来设计处理图像运动模糊的算法模型，通过将其敏感的角速度信息转换成运动模糊核参数，从而进行光学图像去运动模糊，从算法上实现类似于快速反射镜补偿光学成像平台成像系统的目的。惯性陀螺、光学探测成像系统固联于成像平台稳定平台，成像平台受到不规则扰动时，光学图像成像平台探测系统实时成像，惯性陀螺实时敏感不规则扰动，通过对惯性角速率信息的滤波处理，获取光学图像成像平台框架运动角速率信息，对角
速率信息在探测系统曝光时间内的积分计算、离散化计算，实时获取探测成像运动模糊核，将计算得到的运动模糊核带入非盲反卷积去模糊框架模型，优化解析原始非模糊图像。由于光学图像成像平台自带惯性陀螺，故此设计模型不需要额外的硬件系统，即可实现类似于快速反射镜补偿光路成像的目的，同时从算法软件方面进行设计与处理，降低了光学系统设计与工艺的难度，在图像成像平台领域具有广阔的应用前景。
[0009]其中，本专利技术算法模型实现惯性陀螺实时有效角速率信息的获取、滤波处理、角速度信息转换成图像模糊核，实现设计图像运动模糊复原模型；
[0010]其中，所述算法模型通过积分计算，将惯性陀螺敏感的角速率转换成图像模糊核频域矩阵，即：
[0011][0012]式中：
[0013]H(u,v)——探测图像模糊核，本专利中仅考虑图像的运动模糊核， u和v表示图像中的位置；
[0014]T——探测成像系统的曝光时间，探测成像系统设计时已经确定，是一个常量；
[0015]x0——图像成像平台在x方向的位移量，由陀螺获取信息计算而来；
[0016]y0——图像成像平台在y方向的位移量，由陀螺获取信息计算而来。
[0017]其中，所述算法模型通过将x0和y0线性化，即在极短的曝光时间内，可将图像成像平台所受扰动线性化，即x0＝at/T和y0＝bt/T，同时将图像离散化，可得：
[0018][0019]式中：
[0020]a——曝光时间内，图像成像平台在x方向的角速度，由惯性陀螺敏感获取；
[0021]b——曝光时间内，图像成像平台在y方向的角速度，由惯性陀螺敏感获取；
[0022]M——成像平台探测图像的列数，由探测成像系统的成像面阵决定，是一个常数；
[0023]N——成像平台探测图像的行数，由探测成像系统的成像面阵决定，是一个常数。
[0024]其中，所述算法模型根据最大后验概率框架建立正则化能量泛函，通过迭代算法计算原始图像即：
[0025][0026]式中：
[0027]g——观测图像，即含运动模糊的图像，为已知向量；
[0028]H——式(2)计算得到的图像运动模糊核矩阵；
[0029]λ——为正则化参数，用于平衡数据拟合项和正则化项，为超参数；
[0030]f——未知图像，即原始清晰图像，为需求解向量；
[0031]α——对原始图像梯度信息的约束，即统计约束清晰图像的梯度信息所满足的先验分布。
[0032](三)有益效果
[0033]上述技术方案所提供的利用光学图像成像平台自带惯性陀螺敏感其运动参数来设计处理图像运动模糊的算法模型，在不添加任何硬件的前提下，充分利用图像成像平台的设计特点，实时获取成像平台运动信息，并将该信息转换成图像运动模糊核矩阵，在此基础上采用经典图像复原框架模型，最终复原原始图像；本方案为光学图像去运动模糊提供了一种新颖的计算模型，不同于传统的盲反卷积算法和光学快速反射镜系统，既不需添加额外的硬件，同时计算复杂度较低；本算法模型简单、实用，在光学图像跟踪领域意义重大且具有广泛的应用场景。
附图说明
[0034]图1是本专利技术一种利用光学图像成像平台自带惯性陀螺敏感其运动参数来设计处理图像运动模糊的算法模型简易流程图。
具体实施方式
[0035]为使本专利技术的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。
[0036]本专利技术基于惯性陀螺数据的成像平台去运动模糊算法模型，通过将其敏感的角速度信息转换成运动模糊核参数，从而进行光学图像去运动模糊，从算法上实现类似于快速反射镜补偿光学成像平台成像系统的目的。惯性陀螺、光学探测成像系统固联于成像平台稳定平台，成像平台受到不规则扰动时，光学图像成像平台探测系统实时成像，惯性陀螺实时敏感不规则扰动，通过对惯性角速率信息的滤波处理，获取光学图像成像平台框架运动角速率信息，对角速率信息在探测系统曝光时间内的积分计算、离散化计算，实时获取探测成像运动模糊核，将计算得到的运动模糊核带入非盲反卷积去模糊框架模型，优化解析原始非模糊图像。
[0037]参阅流程图1所示，处理图像成像平台运动模糊、计算原始图像的流程包括：惯性陀螺角本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于惯性陀螺数据的成像平台去运动模糊算法模型，其特征在于，惯性陀螺、光学探测成像系统固联于成像平台稳定平台，成像平台受到不规则扰动时，光学探测成像系统实时成像，惯性陀螺实时敏感不规则扰动，通过对惯性角速率信息滤波处理，获取光学图像成像平台框架运动角速率信息，对角速率信息在光学探测成像系统曝光时间内的积分计算、离散化计算，实时获取探测成像运动模糊核，利用图像运动模糊核矩阵优化迭代求解原始图像。2.如权利要求1所述的基于惯性陀螺数据的成像平台去运动模糊算法模型，其特征在于，通过积分计算，将惯性陀螺敏感的角速率信息转换成探测成像运动模糊核的公式为：式中：H(u,v)——探测成像运动模糊核，u和v表示图像中的位置；T——光学探测成像系统的曝光时间，探测成像系统设计时已经确定，是一个常量；x0——成像平台在x方向的位移量，由陀螺获取信息计算而来；y0——成像平台在y方向的位移量，由陀螺获取信息计算而来。3.如权利要求2所述的基于惯性陀螺数据的成像平台去运动模糊算法模型，其特征在于，通过离散化计算，实时获取探测成像运动模糊核的过程为：将x0和y0线性化，即在预设的极短曝光时间t内，将成像平台所受扰动线性化，即x0＝at/T和y0＝bt/T，同时将图像离散化，得到：式中：a——曝光时间T内，图像成像平台在x方向的角速度，由惯性陀螺敏感获取；b——曝光时间T内，图像成像平台在y方向的角速度，由惯性陀螺敏感获取；M——成像平台探测图像的列数，由探测成像系统的成像面阵决定，是一个常数；N——成像平台探测图像的行数，由探测成像系统的成像面阵决定，是一个常数。4.如权利要求3所述的基于惯性陀螺数据的成像平台去运动模糊算法模型，其特征在于，根据最大后验概率框架建立正则化能量泛函，通过迭代算法计算原始图像即：式中：g——观测图像，即含运动模糊的图像，为已知向量；H——式(2)计算得到的图像运动模糊核对应的矩阵；λ——为正则化参数，用于平衡数据拟合项和正则化项，为超参数；f——未知图像，即原始清晰图像，为需求解向量；α——对原始图像梯度信息的约束，即统计约束清晰图像的梯度信息所满足的先验分布。
5.如权利要求2所述的基于惯性陀螺数据的成像平台去运动...
【专利技术属性】
技术研发人员：何易德，姜湖海，刘书信，李黎明，张通彤，王捷，
申请(专利权)人：西南技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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