[发明专利]在轨海洋暗弱目标光学图像增强方法

说明书

本发明涉及在轨海洋暗弱目标光学图像增强方法，首先进成像特性建模，然后将探测器收集到源自目标的微弱信息，通过最小化约束的方法将场景信息估计出来，并提取其相位特征从而将目标与海面背景区分开；解决传统光电探测方法中对海洋极其微弱目标难以探测到的技术难题，该方法增强了海洋暗弱目标特征，同时抑制海面杂波和探测器噪声，突破了计算复杂度限制，有望实现星上实时大幅宽的海洋弱目标探测与识别，具有重要的应用价值；同时该方法对海洋弱目标的感知和早期预警能力，具有重要价值，该方法也可以用于海洋资源探测、海洋资源开发等方面。

技术领域

本发明涉及一种在轨海洋暗弱目标光学图像增强方法，属于空间相机在轨对海洋目标探测及像质提升技术领域。

背景技术

当前对海洋弱目标的探测是热门领域，但又相当困难，同时对于维护国防安全又极为重要，瓶颈问题集中在水下动目标隐身能力强，目标通过强杂波下的海面背景辐射出的能量很弱，往往在背景限以下，混杂在海面背景杂波之中。目前工程上，往往通过加大传统光电探测器的增益、增加器件的光电转化效率、增大光学系统口径等手段增加系统收集的能量，但是目标辐射信息仍然很微弱，受海面杂波干扰强，仍然难以探测到目标。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种在轨海洋暗弱目标光学图像增强方法，该方法增强了海洋暗弱目标特征，同时抑制海面杂波和探测器噪声，该方法突破了计算复杂度限制，有望实现星上实时大幅宽的海洋弱目标探测与识别，具有重要的应用价值。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

在轨海洋暗弱目标光学图像增强方法，包括：

建立成像系统的数学模型，即得到探测器获取图像与算法恢复图像、大气介质透射图像之间的关系表达式；

对算法恢复图像约束最小，根据成像系统的数学模型得到大气介质透射图像；

将大气介质透射图像代入成像系统的数学模型中，得到优化后的算法恢复图像；

从优化后的算法恢复图像中提取相位信息和幅值信息，计算得到增强后的场景图中的相位信息。

在上述在轨海洋暗弱目标光学图像增强方法中，建立的成像系统的数学模型如下：

I(x)＝(J(x)+B(x))×t(x)+A×(1-t(x))

其中：I(x)为探测器获取图像；J(x)为算法恢复图像；t(x)为大气介质透射图像；B(x)为海面背景图；A为海面上大气辐亮度信息。

在上述在轨海洋暗弱目标光学图像增强方法中，对算法恢复图像约束最小，根据成像系统的数学模型得到大气介质透射图像的具体方法如下：

令：

得到大气介质透射图像t(x)表达式如下：

其中：ρ为调整常数。

在上述在轨海洋暗弱目标光学图像增强方法中，设置th＝B(x)·5％,

B(x)＝sign(λ)(|B(x)|-th)，|B(x)|≥th

在上述在轨海洋暗弱目标光学图像增强方法中，将大气介质透射图像代入成像系统的数学模型中，得到优化后的算法恢复图像的表达式如下；

其中：J(x)'为优化后的算法恢复图像；t₀为大气介质透射图像初始值。

在上述在轨海洋暗弱目标光学图像增强方法中，大气介质透射图像初始值t₀的取值为：0.1t₀0.3。