[发明专利]基于自照明波前传感器的气动光学效应校正装置

说明书

本发明提供了一种基于自照明波前传感器的气动光学效应校正装置，包括：自照明波前测量仪，用于发射准直激光光束，接收大气粒子散射的准直激光光束的散射光波经过气动光学效应之后产生的畸变波前，提取畸变波前中的偏离参数；图像采集装置，用于接收携带有目标区域的原始图像的目标光波，对原始图像的图像数据进行成像处理，得到目标区域的实际图像；处理装置，用于对偏离参数和目标区域的实际图像进行反卷积运算，得到目标区域的重建图像，其通过重建激光畸变源以实时高效地对气动光学效应所导致的波前畸变进行测量，使得波前畸变测量的精确度与准确度均较高，从而进一步保证了上述系统的校正效果，实用性较好。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，具体而言，涉及基于自照明波前传感器的气动光学效应校正装置。

背景技术

航拍图像能够准确、全面地提供全球范围内动态观测的数据，是各个领域获得信息的重要手段之一，具有十分重要的应用价值。航拍影像具有高清晰、大比例尺、小面积、高现势性的优点。其中，通过飞行器上装载的高分辨率图像采集设备，对地面场景和物体进行拍摄即可以获得航拍图像。

但是，飞行器在大气层中高速飞行时，由于其光学头罩与自由来流之间产生真实气体效应、激波诱导边界层分离、无粘流与边界层的相互干扰等，从而产生因气流密度变化、温度变化、组成成分变化及气体分子电离等引起的复杂流场，这对航拍成像系统造成热、热辐射和图像传输干扰，引起目标偏移、抖动、模糊，这种效应称为气动光学效应。气动光学效应的存在无疑将大大影响航拍成像系统的分辨力。因此，定量地高速测量计算气动光学效应的影响，并采取有效的方法补偿、校正这种影响，成为航拍技术研制的关键问题之一。

现有技术中提供了一种气动光学效应校正装置，该装置通过波前传感器对可见光波的波前畸变的测量以将气动光学效应产生的目标模糊图像进行还原。

发明人在研究中发现，现有技术中的气动光学效应校正装置对于波前畸变的测量是基于可见光的，而夜间航拍会受到可见光波的限制，使得波前畸变测量的精确度与准确度均不高，从而导致校正装置的校正效果较差、实用性较低。

发明内容

本发明的目的在于提供基于自照明波前传感器的气动光学效应校正装置，通过重建激光畸变源以实时高效地对气动光学效应所导致的波前畸变进行校正且上述校正不受可见光波的限制而实用性较强。

第一方面，本发明实施例提供了基于自照明波前传感器的气动光学效应校正装置，该系统具体包括：自照明波前测量仪、图像采集装置和处理装置；

所述自照明波前测量仪，用于发射准直激光光束，接收大气粒子散射的所述准直激光光束的散射光波经过气动光学效应之后产生的畸变波前，提取所述畸变波前中的偏离参数；

所述图像采集装置，用于接收携带有目标区域的原始图像的目标光波，对所述原始图像的图像数据进行成像处理，得到所述目标区域的实际图像；

所述处理装置，用于对所述偏离参数和所述目标区域的实际图像进行反卷积运算，得到所述目标区域的重建图像。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述自照明波前测量仪包括激光器、光束准直器和波前传感器；

所述激光器，用于根据预设指标参数发射激光光束；

所述光束准直器，用于根据光学系统压缩所述激光光束的发散角，并利用望远镜得到与发散角压缩的激光光束的基准轴相平行的准直激光光束；

所述波前传感器，用于接收大气粒子散射的所述准直激光光束的散射光波经过气动光学效应之后产生的畸变波前，提取所述畸变波前中的偏离参数。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述图像采集装置包括光学镜头、红外探测器、信号处理器和第一显示器；