[发明专利]基于自适应光学望远镜成像过程的高分辨力图像生成方法

说明书

本发明公开了一种基于自适应光学望远镜成像过程的高分辨力图像生成方法，包括：将公开或者测量的目标参数输入MAYA软件，生成目标三维模型，在不同光照角度下，三维模型在不同方向的投影得到仿真图像；将仿真图像进行不同角度不同幅度的运动模糊退化，得到运动模糊退化后的图像，根据自适应光学望远镜系统参数(波段，口径，焦距)等信息得到成像系统光学传递函数，将运动模糊退化后的图像进行不同程度的湍流像差退化，最后考虑成像过程中的噪声影响，得到最终的退化图像。该生成方法考虑了导致自适应光学高分辨力图像像质变差的主要因素，为提升自适应光学系统性能和自适应光学高分辨力图像复原提供了数据基础。

技术领域

本发明属于自适应光学和计算机仿真领域，具体涉及一种基于自适应光学望远镜成像过程的高分辨力图像生成方法。

背景技术

目前我国已建立多套自适应光学地基光电望远镜，具备了获取大批量、多批次高分辨力观测目标图像的能力。但是在实际观测中，多种因素的影响使得观测目标模糊不清，成像结果出现降质，同时自适应光学系统无法完全校正系统误差，对后续信息挖掘造成影响。

造成光学图像退化的原因很多，主要由光学望远镜系统和大气两部分组成。从望远镜系统的角度来看，望远镜口径大小、跟踪抖动、系统误差、目标与背景的对比度低、曝光参数设置不合理、传感器噪声增大、图像传输损失等都会造成成像质量的下降，导致目标模糊。大气湍流是大气随机运动引起的大气折射率的随机起伏，由温度、湿度和速度场的随机变化引起。当光在大气湍流中传输时，必然受到大气湍流扰动的影响。这为目标的观测带来了严重的影响，其降低了对目标的探测能力，造成目标分辨率的降低。

虽然复合轴跟踪系统和自适应光学系统可以在很大程度上矫正上述误差，但是由于自适应光学系统自身系统误差及噪声等因素的影响，自适应光学对成像质量的补偿或校正仍然是不充分的。因此，对自适应光学系统获取的图像进一步地分析，构建自适应光学高分辨力图像退化模型，对优化自适应光学系统相关参数，进一步复原观测图像挖掘观测图像信息价值具有十分重要的意义。

目前传统的退化方法只考虑诸如噪声、大气湍流等单一因素对成像结果的影响。本方法基于自适应光学地基望远镜成像过程，综合考虑目标姿态，光照条件，运动模糊，望远镜系统参数，大气湍流，噪声等影响因素提出了一种基于自适应光学地基望远镜成像过程的高分辨力图像生成方法，为提升自适应光学系统性能和观测图像增强复原提供了重要的数据基础。

发明内容

本发明所解决的技术问题是：面对目前传统的退化方法只考虑诸如噪声、大气湍流等单一因素对成像结果的影响的问题，本发明综合考虑目标姿态，光照条件，运动模糊，望远镜系统参数，大气湍流，噪声等影响因素提出了一种基于自适应光学地基望远镜成像过程的高分辨力图像生成方法。

本发明采用的技术方案是：一种基于自适应光学望远镜成像过程的高分辨力图像生成方法，该方法利用的模块包括仿真图像生成模块、运动模糊退化模块、大气湍流退化模块、噪声退化模块。仿真图像在经过不同程度运动模糊退化，大气湍流退化，噪声退化后得到退化图像。仿真图像生成模块主要利用已知的观测目标参数构造观测目标三维模型，考虑到观测目标姿态变化的随机性，利用施奈德投影方法将三维模型投射到不同视角方向，获得不同的二维图像。在模拟观测目标姿态变化的同时，考虑光照角度和光照强度影响，将投影方向，光照角度，光照强度作为模型输入获得仿真图像。

Image＝IDEAL(θ,α,l)； (1)

式(1)中Image为生成的仿真图像，θ为投影方向表征了目标的不同姿态，α为光照方向，l为光照强度，IDEAL(θ,α,l)是遍历不同姿态，光照方向和光照强度获得二维投影图像的过程。通过总结实际观测数据，机架跟踪带来的运动抖动对最终的成像结果影响较大。运动模糊退化模块考虑运动抖动方向和抖动强度对成像结果的影响。

Blurred_s＝IFFT(FFT(Image)×FFT(S(l,t))) (2)