[发明专利]一种气动光学视线误差图像处理方法及系统

说明书

本发明公开了一种气动光学视线误差图像处理方法及系统，通过对经过试验流场的光束图像进行图像分割、频域变换、图像滤波、形态学操作等步骤完成图像预处理，然后经过边缘检测、质心确定和灰度统计的方法分别计算光束的面积比、视线误差和平均斯特列尔比。本发明对试验原始图像进行信息提取和统计分析，得到了视线误差评估的关键信息。

技术领域

本发明属于航空航天实验技术领域，尤其涉及一种气动光学视线误差图像处理方法及系统。

背景技术

随着我国国防事业的发展，各类导弹的飞行速度越来越高，对其制导精度的要求也越来越高。然而高速导弹在大气层内飞行时，导弹周围会产生严重的气动加热高温环境，而导弹的制导系统一般在头部安装光学玻璃，方便接收目标的图像。同时会采用喷流进行冷却，导致冷却气流和外部气流之间形成混合层流场。目标光线经过气动热场和混合层流场后会发生严重的气动光学效应，光线传播方向产生偏折，导致探测系统将会接收到偏移后的目标图像，探测器探测到的目标位置和实际目标位置的偏差就是视线误差。视线误差会导致导弹瞄准错误的目标，影响导弹的探测精度，甚至可能出现脱靶的情况。

为了解决导弹视线误差问题，需要在地面进行大量的试验，通常采取风洞试验的方法模拟导弹在大气中的飞行状态以及探测器接收到目标光线的过程。但是光线经过试验流场后发生的畸变非常复杂，包括方向偏折、能量衰减、抖动、模糊、变形和相位畸变等。如何选择有效的技术指标来评价试验中的视线误差程度，反映流场状态对光线传输的影响，是气动光学试验的关键问题。同时目前也缺乏针对视线误差图像处理的有效方法，不能对试验原始图像进行信息提取和统计分析，得不到视线误差评估的关键信息。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种气动光学视线误差图像处理方法及系统，对试验原始图像进行信息提取和统计分析，得到了视线误差评估的关键信息。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种气动光学视线误差图像处理方法，所述方法包括如下步骤：步骤一：风洞试验中获得的包含N条光束光斑的原始图像，根据原始图像中光束光斑的位置，将原始图像分割为N个包含一个光束光斑的子图像；步骤二：对步骤一中包含光束光斑的子图像进行频域变换，将子图像从时域变化为频域得到频域信息，对频域信息进行低通滤波，过滤掉背景中的噪声，获得滤波后的光束图像；步骤三：对步骤二中滤波后的光束图像进行形态学操作，采用半径为2个像素的圆形结构元对滤波后的光束图像进行闭操作，得到了边缘平滑及内部完整的光束图像；步骤四：对步骤三中的边缘平滑及内部完整的光束图像进行信息提取得到光斑变形信息、方向偏折信息和能量衰减信息。

上述气动光学视线误差图像处理方法中，在步骤三中，采用半径为2个像素的圆形结构元对滤波后的光束图像进行闭操作包括如下步骤：

(31)用结构元b对滤波后的光束图像f进行膨胀得到膨胀后图像f'，表示为定义为：

其中，D_b为b的域，f(x,y)假设在f域之外为-∞，x为光束图像f的x坐标，y为光束图像f的y坐标，x′为结构元b的x坐标，y′为结构元b的y坐标；

(32)用结构元b对膨胀后图像f'进行腐蚀得到腐蚀后图像f”，表示为定义为：

其中，D_b为b的域，f'(x,y)假设在f'域之外为+∞，x为图像f'的x坐标，y为图像f'的y坐标，x′为结构元b的x坐标，y′为结构元b的y坐标。

上述气动光学视线误差图像处理方法中，在步骤四中，得到光斑变形信息包括如下步骤：