[发明专利]一种校正视场范围可变的波前误差校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及遥感领域，具体涉及一种校正视场范围可变的波前误差校正方法。

背景技术

空间光学遥感可用于国土规划、环境监测、资源普查、防灾减灾、军事侦察等多个方面，具有显著的经济和社会效益。高分辨率的空间光学遥感器由于其大口径、长焦距等特点，成像性能容易受到内部和外部因素的影响而无法实现高分辨率成像。这些影响因素包括镜面加工误差，空间温度和重力环境变化引起的镜面变形，光学系统在轨装调误差，卫星平台颤振引起的光轴抖动等。这些影响因素为光学系统带来不可忽略的波前误差，导致成像分辨率下降。基于自适应光学技术对波前误差进行测量和校正是实现空间光学遥感器高分辨率成像的主要技术途径之一。

空间光学遥感器的工作视场一般较大，采用自适应光学系统对其波前误差进行校正时，通常是针对轴上视场的波前误差进行校正，轴外视场的像差不能被完全补偿，导致轴外视场的像质相对下降。

为了扩大用于空间光学遥感器的自适应光学系统的校正视场范围，可以在各个视场分别设置一个波前传感器以探测相应视场的波前误差，利用变形镜对各个视场的波前误差逐一进行校正，这种方法需要多个波前传感器，结构非常复杂。另一种方法是采用基于随机并行梯度下降算法的宽视场自适应光学校正方法，该方法需要进行多次迭代，计算过程非常繁琐，耗时过长，不利于在轨应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种校正视场范围可变的波前误差校正方法，具有无需多次迭代计算，实时性好的特点。

该方案是这样实现的：

一种校正视场范围可变的波前误差校正方法，包括：

步骤一、采集一幅全视场遥感图像；

步骤二、将所述全视场遥感图像按均匀网格形式划分为M个子视场图像，使每个子视场图像满足近似等晕；

步骤三、使用Lukosz多项式的线性叠加表示波前误差φ，即其中，a_i是第i阶所述Lukosz多项式的系数，L_i(r,θ)是第i阶所述Lukosz多项式，N为所述Lukosz多项式的总阶数；

步骤四、使用图像功率谱密度低频空间的积分作为第t个子视场图像的像质评价函数J_t，即其中，S_t(u,v)为第t个子视场的图像功率谱密度，(u,v)为频域坐标，R对应于频域上的环形区域m₁≤(u²+v²)^1/2≤m₂，其中m₁和m₂是频域内小于采集全视场遥感图像的探测器的截止频率的预设数值。

步骤五、根据用户对所述全视场遥感图像内目标的感兴趣程度为每个所述子视场图像分配权重值，计算对应的像质评价函数J，即其中M为子视场图像的个数，η_t为第t个视场对应的权重；

所述Lukosz多项式各阶系数满足其中，i=1，2……N，q₀和q₁为与图像结构有关的常数；

步骤六、利用Lukosz多项式各阶系数满足的与所述像质评价函数之间的相等关系求解Lukosz多项式各阶系数；

步骤七、根据所求得的Lukosz多项式各阶系数计算Lukosz多项式各阶系数校正量a_i,corr；

步骤八、根据Lukosz多项式各阶系数校正量a_i,corr，利用变形镜对所述波前误差进行校正。

有益效果：

第一、本发明采用Lukosz多项式拟合波前误差，结合像质评价函数计算各阶Lukosz模式系数的校正量，计算过程无需多次迭代，与传统需要多次迭代的优化算法相比实时性大大提高。

第二、本发明的波前误差校正方法利用遥感图像的像质评价函数获得波前误差校正量，不需要对各个视场设置波前传感器测量波前误差，结构简单，降低了系统的复杂性，减小了成本。

第三、本发明的波前误差校正方法采用给每个子视场内图像对应的像质评价函数加权的方法，获得波前误差校正算法中使用的像质评价函数。当自适应光学系统工作于普查模式时可以给每个视场分配相同的权重值，即采用全视场平衡校正，此时可以在遥感器全视场范围内获得较为均衡的像质。当自适应光学系统工作于详查模式时可以加大感兴趣视场区域的权重值，甚至可将其余视场权重值设为零，即采用重点校正，此时可以获得感兴趣目标的更多细节信息。

附图说明

图1为本发明的校正视场范围可变的波前误差校正方法的流程图。