[发明专利]一种基于序列图像分析消除光栅对物成像像散的方法

权利要求书

1.一种基于序列图像分析消除光栅对物成像像散的方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集不同成像条件下光栅对物成像的序列图像；

对序列图像的每一帧图进行灰度信息提取、中值滤波和刃边提取，得到刃边图像的边缘分界线；

所述刃边提取的具体方法是：对灰度提取、中值滤波后的序列图像进行刃边函数提取，将刃边图像的每一行进行依次差分，得到绝对值最大的刃边点坐标位置，该位置即为一行相邻像素的灰度差值极点；由最小二乘法拟合每行的极点坐标，则拟合的直线为该刃边图像的边缘分界线；

在不同的入射角度下复原的序列图像满足如下条件：

其中，θ为入射角度，x为像素坐标，单位为像素，x₀为刃边所在位置的像素坐标；参数A₁、A₂、d_x将各个入射角度下的变化趋势进行拟合，表达式如下：

其中，y₀′、y₀″、y₀″′、A′、A″、A″′、w′、w″、w″′、x_c′、x_c″、x_c″′为常数；

基于Boltzmann函数的拟合模型求取每一帧图横向与纵向边缘扩散函数ESF，将边缘扩散函数ESF作差分处理得到线扩散函数LSF，将横向与纵向线扩散函数LSF作叉乘运算得到该刃边图像对应的点扩散函数PSF；

其中，Boltzmann函数的拟合模型设计如下：

式中，F(x)为Boltzmann函数拟合方程，x为像素坐标，A₁、A₂、x₀、dx为待定系数；

基于得到的点扩散函数PSF进行反卷积复原。

2.根据权利要求1所述的一种基于序列图像分析消除光栅对物成像像散的方法，其特征在于，采集不同成像条件的序列图像，具体为在不同的光栅常数、不同的入射角度θ、不同的成像距离条件下采集序列图像。

3.根据权利要求1所述的一种基于序列图像分析消除光栅对物成像像散的方法，其特征在于，所述的光栅对物成像满足以下条件：

式中k₁,1/d₁和Z₁分别为色散光栅的衍射光级数、色散光栅的空间频率和色散光栅至物体的垂直距离；k₂,1/d₂和Z₂分别为汇合光谱光栅衍射级数、汇合光谱光栅的空间频率和汇合光谱光栅至物体的垂直距离，w为系数，且0.75≤w≤2；

采集光源经过色散光栅后形成衍射光路上的序列图像。

4.根据权利要求1所述的一种基于序列图像分析消除光栅对物成像像散的方法，其特征在于，所述线扩散函数LSF通过下述方式求得：

以拟合的边缘分界线为基点，将刃边各行对应的像素灰度值进行相加，求得边缘扩散函数ESF；再利用基于Boltzmann函数的拟合模型对边缘扩散函数ESF曲线进行拟合，Boltzmann函数的拟合模型设计如下：

式中，F(x)为Boltzmann函数拟合方程，x为像素坐标，A₁、A₂、x₀、dx为待定系数；将拟合后的边缘扩散函数ESF曲线进行如下式的微分运算，得到图像线扩散函数LSF：

LSF(n)＝ESF(n)-ESF(n-1)

其中，n为像素点的列坐标；

对F(x)进行求导，得到线扩散函数LSF的数学形式，如下式:

其中x＝1、2、3…n；

检测成像图中横 纵两方向上的线扩散函数LSF，将其叉乘得到该刃边图像对应的点扩散函数PSF。

5.根据权利要求1所述的一种基于序列图像分析消除光栅对物成像像散的方法，其特征在于，所述的点扩散函数PSF卷积复原，是基于估算所得的点扩散函数PSF，采用非线性迭代的Lucky-Richardson滤波复原技术进行反卷积复原。