[发明专利]一种基于激光纵向层析图像序列的目标图像恢复方法

摘要

本发明公开了一种基于激光纵向层析图像序列的目标图像恢复方法，对目标和大气介质成像进行预处理，包括减去背景噪声，截取并缩放目标和大气介质光斑窗口；将预处理后的大气介质图作为输入图像，使用全变分模型进行去噪，获得去噪介质层图，将介质层图像归一化处理后获得估计的退化矩阵；将预处理后的目标图像作为初始输入图像，用估计的退化矩阵作为输入的退化矩阵，代入全变分模型，求解得到的最优解即为恢复图像。本发明平滑了目标噪声，成功消除了不均匀模糊覆盖，有效抑制激光束非均匀和大气路径非均匀的影响；恢复图像更符合目标反射率分布，有效消除了激光束非均匀性和大气路径的光学非均匀性影响，证明是可行有效的。

主权项

1.一种基于激光纵向层析图像序列的目标图像恢复方法，其特征在于，所述基于激光纵向层析图像序列的目标图像恢复方法包括：首先对目标和大气介质图像进行预处理，包括减去背景噪声，截取并缩放目标和大气介质光斑窗口；其次将预处理后的大气介质图像作为输入图像，使用全变分模型进行去噪，获得去噪大气介质图像，并对其归一化处理后获得估计的退化矩阵；最后将预处理后的目标图像作为初始输入图像，将已经获得的估计的退化矩阵作为输入的退化矩阵，代入全变分模型，求解得到的最优解即为恢复图像；所述预处理后的大气介质图像作为输入图像v₀，使用全变分模型TV‑L，即对v₀进行去噪，获得去噪介质层图v，用介质层图像的归一化处理后获得估计的退化矩阵将预处理后的目标图像作为初始输入图像u₀，作为输入的退化矩阵，代入全变分模型求解得到的最优解u即为恢复图像；u₀为预处理目标图像，u为目标恢复图像，为估计的退化矩阵，为构造的引入退化矩阵的保真项；所述退化矩阵的估计算法：对激光纵向层析成像，目标图像的退化模型简化地表述为：u0＝V·u+n (1)其中u为理想目标图像，即恢复图像；u0为探测器获取的目标实际观测图像，即观测图像；V为由激光辐照不均匀及大气介质作用造成的目标图像退化矩阵；n为背景噪声、探测器噪声加性噪声；对退化模型式(1)中的观测目标图像进行恢复，需要首先估计目标的退化矩阵，然后消除该退化矩阵的影响，同时平滑图像中的噪声；所述基于激光纵向层析图像序列的目标图像恢复方法根据激光纵向层析图像中的大气介质图像来估计激光辐照和大气衰减不均匀性造成的退化矩阵的方法具体包括：对应的单个探测器像元接收的层析面z＝zt上(x,y,zt)处的目标反射回波能量方程为：其中E0为激光的单脉冲能量，α为激光发散角，Ke为路径上的大气衰减系数,Apix为像元面积，D为探测器孔径，ρ为目标反射率，zt为目标距离；同理，对应的单个探测器像元接收的层析面z＝zc上(x,y,zc)处的大气后向散射回波能量方程为：其中T为探测器门宽，c为光速，β为大气介质后向散射系数，z_c为大气介质层距离；定义层析面z＝z_t的理想成像为C₁为由收发系统参数决定的常量，E_ideal与目标反射率ρ的空间分布和目标距离z_t有关，与大气介质参数无关；V为目标成像Eobj相对理想成像Eideal的退化矩阵，由式u0＝V·u+n和理想成像的定义得：V只与大气介质衰减Ke和激光辐照特性E0有关，即大气衰减的不均匀和激光辐照的不均匀性会造成目标的退化。