[发明专利]利用基于随机光栅的压缩感知宽波段高光谱成像系统实现消除大气湍流的方法

摘要

一种利用基于随机光栅的压缩感知宽波段高光谱成像系统实现消除大气湍流的方法，包括以下步骤：获取基于随机光栅的压缩感知宽波段高光谱成像系统的测量矩阵及采样数据；生成大气湍流传输矩阵；生成总体测量矩阵；重构多光谱图像；判断重构多光谱图像是否满足多光谱图像特性；修正大气湍流传输矩阵；生成总体测量矩阵；重构多光谱图像；判断重构多光谱图像是否满足多光谱图像特性；获取消除大气湍流影响的图像。本发明利用基于随机光栅的压缩感知宽波段高光谱成像系统信息获取效率较高、单次曝光获取宽波段上的光谱图像信息的特点，同时利用大气湍流在不同光谱的响应不同的特点，实现消除大气湍流的影响。

主权项

1.一种利用基于随机光栅的压缩感知宽波段高光谱成像系统实现消除大气湍流的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、获取基于随机光栅的压缩感知宽波段高光谱成像系统的测量矩阵及采样数据，具体是：S1.1.预先标定基于随机光栅的压缩感知宽波段高光谱成像系统的测量矩阵；S1.2.利用基于随机光栅的压缩感知宽波段高光谱成像系统接收受到大气湍流影响的采样数据；步骤2、生成大气湍流传输矩阵，具体是：S2.1.建立包含大气湍流结构常数、成像系统等效透镜焦距、波长及传播距离参数的大气湍流的光学传递函数；S2.2.选取大气湍流结构常数的初始值，并获取基于随机光栅的压缩感知宽波段高光谱成像系统的等效透镜焦距、成像波段及传播距离的具体值；S2.3.对各个成像波段下的光学传递函数分别进行Fourier变换，按照矩阵对角方向排列生成大气湍流传输矩阵；步骤3、生成总体测量矩阵，具体是：将步骤1中获取的基于随机光栅的压缩感知宽波段高光谱成像系统的测量矩阵与步骤2生成的大气湍流传输矩阵相乘，生成受大气湍流影响的总体测量矩阵；步骤4、重构多光谱图像，具体是：利用压缩感知算法和步骤3生成的总体测量矩阵，将步骤1中的基于随机光栅的压缩感知宽波段高光谱成像系统受到大气湍流影响的采样数据重构为多光谱图像；步骤5、判断重构多光谱图像是否满足多光谱图像特性，具体是：判断步骤4的重构多光谱图像是否满足多光谱图像的相似性和低峭度特性，如果满足则进入步骤10，否则进入步骤6；步骤6、修正大气湍流传输矩阵，具体是：修正大气湍流的光学传递函数的大气湍流结构常数，再分别对各个波段下的光学传递函数进行Fourier变换，按照矩阵对角方向排列生成修正的大气湍流传输矩阵；步骤7、生成总体测量矩阵，具体是：将步骤1中获取的基于随机光栅的压缩感知宽波段高光谱成像系统的测量矩阵与步骤6修正的大气湍流传输矩阵相乘，生成受大气湍流影响的总体测量矩阵；步骤8、重构多光谱图像，具体是：利用压缩感知算法和步骤7生成的总体测量矩阵，将步骤1中的基于随机光栅的压缩感知宽波段高光谱成像系统受到大气湍流影响的采样数据重构为多光谱图像；步骤9、判断重构多光谱图像是否满足多光谱图像特性，具体是：判断重构步骤8的多光谱图像是否满足多光谱图像的相似性和低峭度特性，如果满足则进入步骤10，否则进入步骤6；步骤10、获取消除大气湍流影响的图像，具体是：将重构的多光谱图像结果合成为全色图像，获取消除大气湍流影响的图像。