[发明专利]基于焦平面探测器MTF的微扫描图像重构方法

摘要

本发明公开了一种基于焦平面探测器MTF的微扫描图像重构方法，该方法基于焦平面探测器调制传递函数MTF构建Wiener滤波器MW[u，v]，直流分量归一化后，对过采样图像gos[m，n]进行Wiener滤波，复原出具有更高图像质量的重构图像；本发明在构建Wiener滤波器的过程中，考虑了焦平面探测器的占空比，克服了现有亚像元重构算法中假设焦平面探测器的占空比为100％的限制；另外利用焦平面探测器调制传递函数MTF构建的Wiener滤波器进行滤波，抑制了焦平面探测器的积分退化效应，在帧间过采样图像重构技术的基础上进一步提高图像质量，从而进一步提高微扫描成像系统的成像性能。

主权项

1.一种基于焦平面探测器MTF的微扫描图像重构方法，其特征在于，步骤一：利用基于离散傅里叶变换DFT的亚像素图像配准方法，计算同一场景多帧图像间的帧间位移量；步骤二：在步骤一获得的帧间位移量的基础上，利用帧间差分过采样方法，将多帧图像重构成一帧过采样图像g_os[m，n]；步骤三：基于焦平面探测器的调制传递函数MTF构造Wiener滤波器M_W[u，v]，直流分量归一化后得到Wiener滤波器M′_W[u，v]，用其对过采样图像g_os[m，n]进行Wiener滤波，复原出重构图像完成微扫描图像的重构；具体过程为：步骤301、建立焦平面探测器的积分退化模型，获得积分退化函数H[u，v]，其中[u，v]为频域坐标，u为频域上的水平坐标，v为频域上的竖直坐标：假设f(x，y)为经过光学系统成像在焦平面探测器上的模拟图像，g[m，n]为经焦平面探测器积分和采样后得到的退化图像，则g[m,n]=1pq∫nb-q/2nb+q/2∫ma-p/2ma+p/2f(x,y)dxdy=1pq∫-q/2q/2∫-p/2p/2f(x+ma,y+nb)dxdym=1,2,...,M,n=1,2,...,N---(1)]]>式中，a和b为焦平面探测器的水平和竖直像元间隔，p×q为像元尺寸，p为像元在水平方向的尺寸，q为像元在竖直方向的尺寸，M×N为焦平面探测器像面规格，M为焦平面探测器像面在水平方向的尺寸，N为焦平面探测器像面在竖直方向的尺寸，(x，y)是模拟图像坐标系中的坐标，[m，n]是离散图像坐标系中的坐标，m为离散图像坐标系中的水平坐标，最大取值范围为焦平面探测器像面在水平方向的尺寸，n为离散图像坐标系中的竖直坐标，最大取值范围为焦平面探测器像面在竖直方向的尺寸；对式(1)进行DFT，得式中，F[u，v]和G[u，v]分别表示f[m，n]和g[m，n]的DFT，α＝p/a和β＝q/b分别表示焦平面探测器在水平和竖直方向的占空比；表示DFT运算；和分别为向下取整和向上取整运算；sine函数的定义为sinc(x)＝sin(πx)/(πx)；由式(2)可以获得焦平面探测器的积分退化函数H[u，v]H[u,v]=sinc(uMα)sinc(vNβ),---(3)]]>步骤302、基于式(3)所表示的焦平面探测器的积分退化函数H[u，v]，构建Wiener滤波器MW[u，v]MW[u,v]=H*[u,v]H2[u,v]+Γ---(4)]]>式中，H[u，v]为积分退化函数；H^*[u，v]为H[u，v]的复共轭；Γ为常数，它并不随频率变化，而随着占空比、噪声等级以及图像内容变化；将M_W[u，v]用直流分量归一化后得到归一化后Wiener滤波器M′_W[u，v]MW′[u,v]=MW[u,v]MW[0,0]---(5)]]>式中，M_W[0，0]是M_W[u，v]在u＝0，v＝0情况下的值，即M_W[u，v]的直流分量；步骤303、利用直流分量归一化后的Wiener滤波器M′_W[u，v]，对过采样图像g_os[m，n]进行滤波，获得重建图像式中，表示DFT运算，表示DFT逆运算。