[发明专利]波长差异的闪烁减少

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于在2011年2月10日提交的序列号为61/441,609的美国临时专利申请，并且根据美国法典第35条第§119(e)款要求其利益，出于全部目的将该申请通过引用全部并入本文。

引言

光学系统可能用于形成和/或记录物体和/或场景的图像。不幸的是，当光学系统基于已经通过介质的图像数据获取图像时，获得的图像一般将会被介质和被光学系统自身的部件扭曲。例如，使用望远镜或其他的远距离成像系统观察到的物体的图像可能被大气影响（如，闪烁、对流、湍流、散射和不同的大气折射率、以及其他的能够在传入的波前等部分中诱发空间和时间的干扰）扭曲和被仪器的机械的、温度的以及光学的限制（如，视场焦距之外的部分导致的路径长度误差、在受物镜孔径影响的空间频率的采集上的限制、物镜中未校正的相差、支撑设备所产生的镜面变形、等等）扭曲。这些失真发生在，例如，当地基望远镜（或其他成像仪器）获取地面上、天空中、或太空中的物体的图像时，以及当在航空器或卫星中的机载或太空望远镜（或其他成像仪器）获取地球大气内的比如地球表面上或近地球表面的物体的图像时。这也可能发生在成像系统和所要成像的物体被地球大气的一部分，主要是水平地分隔，或既水平分隔又垂直分隔的情况中。

大气失真的影响能显著限制图像分辨率。例如，在正直向上观测的高海拔的天文观测站，大气失真能将最佳的“观测条件”限制在大约一个微弧度。对于典型的用于摄像机和光电系统的低海拔和近地平线的可视场景，限制的分辨率变得迅速恶化。

已经开发了各种方法来减轻或消除图像失真的影响。这些方法通常依赖于获取所需的成像数据所在的波长范围内的正确信息。例如，可见图像数据被用于校正可见图像，而红外线图像数据被用于校正红外线图像。然而，使用多光谱图像的计算校正具有之前尚未被发现的优点。

当试图校正闪烁时，与已知图像校正技术相关的缺点可能特别明显。闪烁（或闪光）是从物体接收到的光（如，光的强度）的变化。闪烁一般在本质上是周期性的，具有典型的几秒钟的周期，且用于消除闪烁的许多现有技术依赖于在至少一个完整的周期上的整合运动积分动作（integrating motion）。因此，用于校正闪烁的现有算法通常在产生校正的图像时导致较大的时延。这些算法也具有不希望的模糊或涂抹移动物体的后果。对于任何安装在像航空器或地面交通工具一样的移动平台上的系统，或对于在系统中实时或接近实时地观察图像是重要的任何其他系统而言，这是不希望的。在这些情况中，需要消除、或至少减轻，包括闪烁在内的大气失真影响的有效而实用的装置。

概述

本发明（teaching）提供包括装置的系统和方法，所述装置和方法用于获取图像和/或校正图像，特别是校正从闪烁和/或其他扰动（turbulence）引起的失真的图像。这些校正包括：采集对应于相同场景在不同波长范围的图像的两组或多于两组的图像数据，且使用波长与预期的失真之间的相关性来区分由于失真引起的视在图像运动和由于物体或场景移动引起的视在图像运动；以及其他操作。这些系统在任何合适的成像环境中都是有用的，所述成像环境包括导航、定位、搜索和救援、执法，和/或监控，等等。

附图简述

图1是描述根据本发明的方面的图像校正系统的第一个示例性的实施方式的示意图。

图2是描述根据本发明的方面的校正图像的第一个示例性的方法的流程图。

图3是描述根据本发明的方面的图像校正系统的第二个示例性的实施方式的示意图。

图4是描述根据本发明的方面的校正图像的第二个示例性的方法的流程图。

图5是装配有根据本发明的方面的图像校正系统的示例性的支撑平台（即，直升机）的视图。

定义

用于本公开的技术术语具有被本领域的技术人员所通常理解的意义。然而，如下所述，下面的术语可能具有其他的意义。在这些意义中定义的波长范围是示例性的，而不是限制，且根据资源或背景，可能略有重叠。波长范围介于大约1nm与大约1mm之间，其包括紫外线、可见光和红外线辐射，并且该波长范围位于x射线辐射和微波辐射之内，可以共同被称为光辐射。

紫外线辐射。正常人的眼睛不可见的电磁辐射，具有的波长从仅比x射线辐射长的，大约100nm到仅比可见光谱中的紫色光短的，大约400nm。紫外线辐射包括（A）UV-C（从大约100nm到大约280或290nm）；（B）UV-B（从大约280或290nm到大约315或320nm）；以及（C）UV-A（从大约315或320nm到大约400nm）。