[发明专利]一种强湍流图像清晰化方法、装置、计算机设备和介质

权利要求书

1.一种强湍流图像清晰化方法，其特征在于，所述方法包括：

获取聚焦型光场相机在强湍流条件下得到的光场图像，根据所述光场图像得到梯度特征点图；

根据所述梯度特征点图确定对同一物点成像的子孔径集合，根据所述子孔径集合建立虚拟哈特曼圆域，并得到所述虚拟哈特曼圆域的最佳近似中心点坐标，作为所述物点在聚焦图像上的聚焦像素坐标；

根据模式法波前重构原理，由预先获取的子孔径对应的子波前斜率和预知的zernike多项式得到所述物点的zernike系数，根据所述zernike系数对所述物点进行波前相位重构；

根据所述梯度特征点图遍历所述光场图像，重构视场内所有有效物点的波前相位，并构建包含对应不同阶zernike系数相位场矩阵的稀疏矩阵序列；所述有效物点为在所述光场图像上有清晰成像点的物点；

对所述稀疏矩阵序列中的每个矩阵进行二维插值，得到包含对应不同阶zernike系数相位场矩阵的稠密矩阵序列，作为聚焦型光场相机全视场的相位场图谱；

根据所述相位场图谱和所述聚焦像素坐标，逐像素计算每个聚焦像素对应的子孔径及子孔径像点的位置，将所述子孔径像点的像素值相加填到所述聚焦像素坐标，得到清晰化的强湍流图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取聚焦型光场相机在强湍流条件下得到的光场图像，根据所述光场图像得到梯度特征点图，包括：

获取聚焦型光场相机在强湍流条件下得到的光场图像；

计算所述光场图像的梯度图；所述梯度图中的像素一一对应所述光场图像中像素的梯度；

对所述梯度图进行滤波，保留梯度大于预设阈值的像素点，得到梯度特征点图。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述梯度特征点图确定对同一物点成像的子孔径集合，包括：

获取所述梯度特征点图中的梯度特征点；所述梯度特征点对应所述光场图像中的一个清晰成像点；

根据所述清晰成像点通过图像配准算法在其所述子孔径周围找到与其所属同一物点投影的所有清晰成像点和子孔径，得到对应的子孔径集合。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述子孔径集合建立虚拟哈特曼圆域，并得到所述虚拟哈特曼圆域的最佳近似中心点坐标，包括：

根据所述子孔径集合建立虚拟哈特曼圆域；

确定所述虚拟哈特曼圆域中所有清晰成像点与所属子孔径图像中心组成的极线；

通过最小二乘法对所述极线的所有交点进行拟合，得到所述虚拟哈特曼圆域的最佳近似中心点坐标。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据模式法波前重构原理，由预先获取的子孔径对应的子波前斜率和预知的zernike多项式得到所述物点的zernike系数，根据所述zernike系数对所述物点进行波前相位重构，包括：

根据模式法波前重构原理，由预先获取的子孔径对应的子波前斜率和预知的zernike多项式得到所述物点的zernike系数矩阵为：

其中，，为zernike系数，为所述预知的zernike多项式矩阵，为所述子孔径对应的子波前斜率；上标+表示矩阵Z的广义逆矩阵；

根据所述zernike系数对所述物点进行波前相位重构：

其中，为所述物点在聚焦图像上的聚焦像素坐标，表示波前相位，为预知的平均波前相位，为第k项zernike多项式。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，构建包含对应不同阶zernike系数相位场矩阵的稀疏矩阵序列，包括：

构建一个空白矩阵序列；所述空白矩阵序列中每个矩阵的尺寸与所述聚焦图像相同；所述空白矩阵序列中每个矩阵保存所有物点同阶zernike系数；

将所有物点对应的zernike系数矩阵中同一阶系数分别提取出来，按照圆域中心坐标填入所述空白矩阵序列中，得到包含对应不同阶zernike系数的稀疏矩阵序列。