针对运动模糊核空间移变的ＴＤＩＣＣＤ图像复原方法技术

本发明专利技术公开了一种针对运动模糊核空间移变的ＴＤＩＣＣＤ图像复原方法，将位置探测设备测得的ＴＤＩＣＣＤ相机的运动轨迹进行插值拟合，从插值拟合后的运动轨迹中提取ＴＤＩＣＣＤ图像时序中每一行像素在其曝光积分期间的运动轨迹段；从运动轨迹段中提取出当前行像素的整像素形变量和模糊核；并在ＴＤＩＣＣＤ图像中定位出包含当前行像素信息的待恢复像素块；将步骤与当前行像素相对应的待恢复像素块及模糊核代入标准ＲＬ算法，对每一行像素进行恢复运算，得到复原后的每一行像素并进行重组，得到复原的ＴＤＩＣＣＤ图像。本发明专利技术能对任意形式运动造成的图像退化和模糊进行恢复，得到清晰无形变的复原图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及TDICCD成像领域和计算机图像处理技术，尤其涉及数字图像去模糊的方法。
技术介绍
TDICCD (time delay and integration charge coupled device)成像器件具有分辨率高，灵敏度高，信噪比高等优点，所以广泛的应用于各种成像场合，尤其是在航空航天等遥感领域。但是它并不能解决当装载成像设备的平台有颤振干扰时图像退化的问题。而且，TDICCD推扫成像的工作方式，图像仍有清晰度下降的问题，图像行与行之间还会出现叠加和错位的可能。对于模糊核已知的图像复原算法，已有很多经典的优秀算法，如RL、维纳滤波、总体变分正则化等算法，近年也涌现出很多抑制复原图中的振铃现象的算法，总的来说，在模糊核准确的情况下，各种方法都能取得不错的效果。但这些算法都不能直接用于复原TDICCD图像，因为这些方法都是基于一幅图像只有一个模糊核的假设，而对于TDICCD图像来说，每行图像在曝光积分过程中经历的运动形式都有可能不同，它们的模糊核也就可能不同。此外，由于颤振运动的累加，TDICCD图像行与行之间还会有形变的问题，这个问题在面阵图像中也是不会出现的。
技术实现思路
本专利技术提出的针对有运动模糊核空间移变的TDICCD图像复原方法，方法基于TDICCD成像的特性，对其在有平台颤振运动干扰情况下的图像退化机理进行深入研究，提出逐行复原图像的策略，结合位移曲线插值、改进的PSF求解方法、整像素形变校正、图像去模糊算法，得到了一种能处理任意形式运动的TDICCD图像复原算法。 —种针对运动模糊核空间移变的TDICCD图像复原方法，包括如下步骤 1、一种针对运动模糊核空间移变的TDICCD图像复原方法，其特征在于包括如下步骤 1)将像移探测设备测得的TDICCD相机在成像期间的运动轨迹进行插值拟合，得到插值拟合后的运动轨迹； 2)根据像移探测设备和TDICCD曝光积分在时序上的对应关系，从插值拟合后的运动轨迹中提取TDICCD图像时序中每一行像素在其曝光积分期间的运动轨迹段； 3)从步骤(2)得到的运动轨迹段中提取出当前行像素的整像素形变量和模糊核；并在TDICCD图像中定位出包含当前行像素信息的待恢复像素块； 4)将步骤(3)得到的与当前行像素相对应的待恢复像素块及模糊核代入标准RL算法，对TDICCD图像中每一行像素进行恢复运算，得到复原后的每一行像素； 所述的标准RL算法迭代过程如下及<formula>formula see original document page 3</formula> 其中 (g)为巻积运算； Bi为待恢复的模糊像素块； hi表示TDICCD图像中第i行像素的模糊核 《O,力-A(-y,-:c); x、 y表示模糊核中各像素的坐标值； t表示迭代次数； Ii,t表示图像复原过程中经过t次迭代后得到的第i行复原像素； i表示TDICCD图像中像素行的索引； 5)对步骤4)得到的复原后的每一行像素进行重组，得到复原的TDICCD图像。 本专利技术中，所述的像移探测设备测得的TDICCD相机在成像期间的运动轨迹由若干TDICCD相机位置坐标点组成，所述的插值拟合采用低通滤波插值方式，根据插值的倍数，在相邻的TDICCD相机位置坐标点间插入零值后用低通滤波器在频率域进行滤波；滤波后的序列进行离散傅里叶反变换得到插值拟合后的运动轨迹。 上述的像移探测是现有技术，且有很多不同的方法，如ValeriTchemykh等人实现的平台搭载光学相关器获取像移的方法，它的像移探测频率可以达到400次每秒(参考文献Tchemykh V， Dyblenko S， JanschekK. Optical Correlator-Based System for theReal Time Analysis of ImageMotion in the Focal Earth Observation Camera[J].Proceedings of SPIE 2000,4113:23-31)。还有浙江大学徐之海等人提出的通过处理高速相机获取的数字图像，得到像移的方法，像移探测频率可以达到1000次每秒(参考文献徐之海，陈跃庭，王琦，等.面阵空间相机稳像补偿研究[J].红外与激光工程，2007，35(5):593-596)。 步骤3)中提取模糊核的方法包括 将步骤2)得到的运动轨迹段进行插值放大，其中放大倍数为k，得到放大后的运动轨迹段； 在放大后的运动轨迹段中将原离散点用直线连接起来，然后给直线所经过点赋予权重值，权重值等于该直线所经过的所有点的数量的倒数，得到用于表征理想点源的运动和驻留时间的加权移动路径； 用该理想点源巻积所述的加权移动路径得到理想点源的能量扩散分布 将能量扩散分布图縮小k倍得到模糊核。 本专利技术基于TDICCD推扫成像的特点，对TDICCD模糊图像进行逐行复原。在复原一行像素时，包括了校正形变和去模糊两个步骤，形变通过整像素移位校正，模糊通过求取模糊核，代入RL图像复原算法去除。以下对本专利技术方法详细说明 步骤1)中，采用现有技术的高速像移探测设备，如光纤陀螺、加速度计、高速相机等，可以得知的在TDICCD相机成像过程中承载TDICCD相机的平台的颤动位移序列，通过这个序列用低通滤波法插值拟合出插值拟合后的运动轨迹； 利用TDICCD相机拍摄得到的TDICCD图像的模糊过程可用如下的数学模型表述 二 & + W,. 其中，Bi表示待复原的第i行像素所对应的模糊像素块(因为一行像素经过模糊核巻积后，数据会扩散到相邻行的像素上)，Ii表示以第i行原像素，h表示第i行的模糊核，(g)表示巻积运算，&表示第i行的噪声。模糊核已知的情况下，图像复原算法中Bi和hi是已知的，Ii是待求项。 从上面的式子中可以看出TDICCD图像复原和面阵图像最大的不同就在于TDICCD每行的模糊核都有可能不同，所以不能用面阵图像复原中一个模糊核的处理方式。另外，由于位置探测设备的反馈频率受限，为了使得到每行图像在曝光积分过程中对应的描述运动轨迹的坐标点更多，本专利技术首先对位置探测设备反馈的坐标数据进行插值，以细化平台颤振的轨迹，提高hi的精度。 步骤2)中再根据像移探测设备和TDICCD曝光积分在时序上的对应关系，由步骤1)的插值拟合后的运动轨迹得到TDICCD图像待复原行在其积分时间内的运动轨迹段。 由于TDICCD图像是由若干行像素构成，而且这些不同行的像素是在不同的时刻曝光积分得到，所以它们的模糊核一般来说是不一样的。所以在对TDICCD图像进行复原时，本专利技术提出需要对所有行的像素分别进行复原，即逐行处理。 步骤3)是从步骤2)得到的运动轨迹段中提取出当前行像素的整像素形变量和模糊核PSF (point spread function点扩散函数)；并在TDICCD图像中定位出包含当前行像素信息的待恢复像素块，由于成像过程中的运动，一行像素的信息已经扩散到一块像素上了，因此需要找出这个像素块才能对这行像素进行复原，即找出待恢复像素块。而通过这一步，也相当于修正了 TDICCD图像的整像素形变。 模糊核由运动轨迹段得到，它们的区别在于前者等同于点扩散本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对运动模糊核空间移变的ＴＤＩＣＣＤ图像复原方法，其特征在于：包括如下步骤：１）将像移探测设备测得的ＴＤＩＣＣＤ相机在成像期间的运动轨迹进行插值拟合，得到插值拟合后的运动轨迹；２）根据像移探测设备和ＴＤＩＣＣＤ曝光积分在时序上的对应关系，从插值拟合后的运动轨迹中提取ＴＤＩＣＣＤ图像时序中每一行像素在其曝光积分期间的运动轨迹段；３）从步骤（２）得到的运动轨迹段中提取出当前行像素的整像素形变量和模糊核；并在ＴＤＩＣＣＤ图像中定位出包含当前行像素信息的待恢复像素块；４）将步骤（３）得到的与当前行像素相对应的待恢复像素块及模糊核代入标准ＲＬ算法，对ＴＤＩＣＣＤ图像中每一行像素进行恢复运算，得到复原后的每一行像素；所述的标准ＲＬ算法迭代过程如下：Ｉ↓［ｉ，ｔ＋１］＝Ｉ↓［ｉ，ｔ］［ｈ↓［ｉ］↑［＊］＊Ｂ↓［ｉ］／（Ｉ↓［ｉ，ｔ］＊ｈ↓［ｉ］）］其中：＊为卷积运算；Ｂ↓［ｉ］为待恢复的模糊像素块；ｈ↓［ｉ］表示ＴＤＩＣＣＤ图像中第ｉ行像素的模糊核ｈ↓［ｉ］↑［＊］（ｘ，ｙ）＝ｈ↓［ｉ］（－ｙ，－ｘ）；ｘ、ｙ表示模糊核中各像素的坐标值；ｔ表示迭代次数；Ｉ↓［ｉ，ｔ］表示图像复原过程中经过ｔ次迭代后得到的第ｉ行复原像素；ｉ表示ＴＤＩＣＣＤ图像中像素行的索引；５）对步骤４）得到的复原后的每一行像素进行重组，得到复原的ＴＤＩＣＣＤ图像。...

【技术特征摘要】
一种针对运动模糊核空间移变的TDICCD图像复原方法，其特征在于包括如下步骤1)将像移探测设备测得的TDICCD相机在成像期间的运动轨迹进行插值拟合，得到插值拟合后的运动轨迹；2)根据像移探测设备和TDICCD曝光积分在时序上的对应关系，从插值拟合后的运动轨迹中提取TDICCD图像时序中每一行像素在其曝光积分期间的运动轨迹段；3)从步骤(2)得到的运动轨迹段中提取出当前行像素的整像素形变量和模糊核；并在TDICCD图像中定位出包含当前行像素信息的待恢复像素块；4)将步骤(3)得到的与当前行像素相对应的待恢复像素块及模糊核代入标准RL算法，对TDICCD图像中每一行像素进行恢复运算，得到复原后的每一行像素；所述的标准RL算法迭代过程如下 <mrow><msub> <mi>I</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>t</mi><mo>+</mo><mn>1</mn> </mrow></msub><mo>=</mo><msub> <mi>I</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>t</mi> </mrow></msub><mo>[</mo><msubsup> <mi>h</mi> <mi>i</mi> <mo>*</mo></msubsup><mo>&CircleTimes;</mo><mfrac> <msub><mi>B</mi><mi>i</mi> </msub> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>I</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>t</mi> </mrow></msub><mo>&CircleTimes;</mo><msub> <mi>h</mi> <mi>i</mi></msub><mo>)<...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯华君，吴家谷，徐之海，李奇，郑珍珍，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]