像采集裝置;33、處理器;44、分光鏡;221、鏡頭;222、圖像傳感器;223、顯示屏;331、第一運(yùn)算模塊;332、第二運(yùn)算模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0041]為了定量地高速測量氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)對航拍成像系統(tǒng)分辨力的影響，并能夠有效的補(bǔ)償、校正上述影響，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)中模糊圖像的復(fù)原裝置，該裝置能夠?qū)崟r(shí)高效地對氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)所導(dǎo)致的圖像模糊現(xiàn)象進(jìn)行校正復(fù)原，極大的提高航拍成像系統(tǒng)的分辨力且上述復(fù)原裝置小型化、成本較低而適用性較強(qiáng)。
[0042]參見圖2，本發(fā)明提供了一種氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)中模糊圖像的復(fù)原裝置。該裝置具體包括:波前傳感器11、圖像采集裝置22和處理器33;
[0043]波前傳感器11，用于獲取探測目標(biāo)的反射光波經(jīng)過氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)之后產(chǎn)生的畸變波前，提取畸變波前中的光學(xué)特征參數(shù);其中，光學(xué)特征參數(shù)至少包括:空間信息和/或時(shí)間信息；
[0044]圖像采集裝置22，用于采集探測目標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)，對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行成像處理，得到探測目標(biāo)的原始圖像；
[0045]處理器33，用于根據(jù)光學(xué)特征參數(shù)和探測目標(biāo)的原始圖像進(jìn)行反卷積處理，得到探測目標(biāo)的復(fù)原圖像。
[0046]本發(fā)明實(shí)施例提供的氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)中模糊圖像的復(fù)原裝置，通過處理器33進(jìn)行波前傳感器11提取的光學(xué)特征參數(shù)與圖像采集裝置22處理得到的探測目標(biāo)的原始圖像之間的反卷積運(yùn)算，能夠?qū)崟r(shí)高效地對氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)所導(dǎo)致的圖像模糊現(xiàn)象進(jìn)行校正復(fù)原，極大的提高航拍成像系統(tǒng)的分辨力且上述復(fù)原裝置小型化、成本較低而適用性較強(qiáng)。
[0047]具體的，考慮到氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)影響航拍成像系統(tǒng)的分辨力的本質(zhì)在于成像系統(tǒng)獲取的實(shí)際圖像是真實(shí)目標(biāo)圖與波前畸變的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的卷積，本發(fā)明實(shí)施例中所提供的氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)中模糊圖像的復(fù)原裝置包括有波前傳感器11，該波前傳感器11對于攜帶有探測目標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)的波前畸變直接進(jìn)行測量，為波前畸變的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)提供計(jì)算依據(jù)，同時(shí)，也能夠提高整個(gè)復(fù)原裝置的校正速度和效果。考慮到機(jī)載的航拍成像系統(tǒng)需要將飛機(jī)下面的地面圖像實(shí)時(shí)地傳輸?shù)降孛?，?shí)時(shí)顯示、實(shí)時(shí)記錄，用于導(dǎo)航和取景，所以，對氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)對成像系統(tǒng)所帶來的圖像模糊現(xiàn)象也需要實(shí)時(shí)性的進(jìn)行復(fù)原以滿足航拍的需求，則本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選的將哈特曼波前傳感器作為波前傳感器11，該哈特曼波前傳感器可以用很高的采樣頻率同時(shí)測量出光場的相位分布和強(qiáng)度分布，能夠滿足航拍時(shí)由于較快的大氣變化所導(dǎo)致的波前畸變的實(shí)時(shí)測量，其中，哈曼特波前傳感器是一種以波前斜率測量為基礎(chǔ)的波前測試儀器，通過獲取的波前畸變的相關(guān)光學(xué)特征參數(shù)一一空間信息和/或時(shí)間信息進(jìn)行上述波前斜率的測量，該哈曼特波前傳感器結(jié)構(gòu)簡單、靈活性好、高光效效率且對環(huán)境條件要求低，適應(yīng)能力較強(qiáng)，更能滿足航拍用戶的需求。
[0048]考慮到航拍成像系統(tǒng)中圖像的攝取是以無人駕駛飛機(jī)為空中平臺，以專用照相機(jī)、攝像機(jī)以及視頻無線傳輸技術(shù)獲取信息，用計(jì)算機(jī)對圖像信息進(jìn)行處理，并按照一定精度要求得到的圖像，本發(fā)明實(shí)施例所提供的復(fù)原裝置還包括有圖像采集裝置22，該圖像采集裝置22是用于攝影的光學(xué)器件，利用光的直線傳播性質(zhì)和光的折射規(guī)律，以光子為載體，把某一瞬間的被測目標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)的光信息量，以能量方式經(jīng)過圖像采集裝置22的鏡頭221傳遞給感光材料，最終成為可視的探測目標(biāo)的原始圖像。
[0049]為了便于上述畸變波前中的光學(xué)特征參數(shù)與探測目標(biāo)的原始圖像的進(jìn)一步分析處理，本發(fā)明實(shí)施例還包括有處理器33，該處理器33用于接收波前傳感器11檢測到的精確的波前畸變信息，并將波前畸變信息復(fù)原為遠(yuǎn)場光斑數(shù)據(jù)，同時(shí)還接收圖像采集裝置22成像處理后的探測目標(biāo)的原始圖像，通過遠(yuǎn)場光斑數(shù)據(jù)、探測目標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)與探測目標(biāo)的原始圖像之間的卷積關(guān)系，利用反卷積技術(shù)實(shí)現(xiàn)對探測目標(biāo)的高分辨力重建，得到探測目標(biāo)的復(fù)原退昂，實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)的精確探測。
[0050]進(jìn)一步的，為了保證波前傳感器11有足夠的光能實(shí)現(xiàn)波前畸變的測量的同時(shí)又能夠確保圖像采集裝置22有足夠的光能進(jìn)行成像，上述模糊圖像的復(fù)原裝置還包括分光鏡44，參見圖3，該分光鏡44是將波前畸變分成兩束，由光學(xué)玻璃鍍膜制成，通過光譜空間色散原理根據(jù)不同的光譜特性分布將畸變波前分離為第一光波和第二光波，兩束不同頻譜的光波各自保持完整的待測畸變波前，且均攜帶有所述探測目標(biāo)的原始數(shù)據(jù)，采用雙波長的工作方式，更方便的滿足了不同器件的工作方式。其中，第一光波和第二光波的性質(zhì)與畸變波前的性質(zhì)完全相同，即各自保持完整的待測畸變波前，且兩份光波的光強(qiáng)度總和等于畸變波前光強(qiáng)度。
[0051]其中，上述波前傳感器11還用于接收分光鏡44分離出的第一光波，利用波前傳感器11自身的工作原理提取出分離波一一第一光波中的光學(xué)特征參數(shù)，同樣的，上述光學(xué)特征參數(shù)至少包括:空間信息和/或時(shí)間信息。
[0052]另外，上述圖像采集裝置22則還用于接收分光鏡44分離出的第二光波，通過對提取的該第二光波中攜帶的探測目標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行成像處理，得到探測目標(biāo)的原始圖像，其中，圖像采集裝置22采集第二光波中的探測目標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行成像的原理與上文所述的圖像采集裝置22本身的成像原理相似，在此不再贅述。
[0053]進(jìn)一步的，參見圖4，本發(fā)明實(shí)施例所提供的氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)中模糊圖像的復(fù)原裝置中的圖像采集裝置22包括鏡頭221、圖像傳感器222和顯示屏223。
[0054]其中，在拍攝時(shí)，上述鏡頭221由一系列光學(xué)鏡片和鏡筒組成，具有焦距和相對口徑兩個(gè)特征數(shù)據(jù)，用于接收分光鏡44分離出的第二光波，經(jīng)過鏡頭221的光線的折射生成對應(yīng)的折射光波，為拍攝成像提供支撐，即在拍攝時(shí)，通過鏡頭221的光線便投影到感光部件上使其感光成像。
[0055]圖像傳感器222是用來感光成像的部件，相當(dāng)于光學(xué)傳統(tǒng)相機(jī)中的膠卷，在圖像傳感器222上感光組件的表面具有儲存電荷的能力，并以矩陣的方式排列，當(dāng)其表面感受到上述折射光波時(shí)，會(huì)將電荷反應(yīng)在組件上，把光子轉(zhuǎn)化成電子，然后存進(jìn)感光組件的記憶體內(nèi)，這樣，整個(gè)感光組件所產(chǎn)生的信號再通過信號放大就構(gòu)成了一個(gè)完成的探測目標(biāo)的原始圖像的畫面，其中，上述感光組件捕獲的光子隨著其面積的增大而增多，則感光性能提高，信噪比降低。最后則通過顯示屏223顯示上述探測目標(biāo)的原始圖像。
[0056]進(jìn)一步的，考慮到探測目標(biāo)本身反射的光線可以傳播到鏡頭221，也吸收周圍其他的物質(zhì)的反射光線發(fā)光而傳播到鏡頭221中，本發(fā)明實(shí)施例還提供有一個(gè)額外的補(bǔ)充電源，特別是在光線不足時(shí)作為光線替補(bǔ)器件，用于向探測目標(biāo)發(fā)送光波，以便于探測目標(biāo)接收光波后能夠有足夠的光照發(fā)射攜帶探測目標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)的反射光波。
[0057]進(jìn)一步的，本發(fā)明實(shí)施例所提供的圖像采集裝置22可以為照相機(jī)，攝像機(jī)也可以是紅外熱像儀等具有成像功能的儀器。
[0058]其中，上述照相機(jī)和攝像機(jī)的工作原理相似，在此以照相機(jī)為例，具體的工作原理如下，探測目標(biāo)反射光線，經(jīng)鏡頭221聚焦到CCD(Charge_coupled Device，電荷親合元件)或是CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)等芯片上，上述芯片根據(jù)光電弱強(qiáng)積聚相應(yīng)的電荷，經(jīng)周期性放電，產(chǎn)生表示一幅幅畫面的電信號，經(jīng)過放大電路放大、自動(dòng)增益控制等運(yùn)算，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換至圖像數(shù)字信號的處理，得到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的圖像信號。
[0059]另外，本發(fā)明實(shí)施例所提供的圖像采集裝置22還可以是紅外熱像儀，該紅外熱像儀是把物體發(fā)出的不可見紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姛釄D像的儀器，它利用的是紅外探測器以及光學(xué)成像物鏡接受探測目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，得到與所述探測目標(biāo)的紅外輻射強(qiáng)度相對應(yīng)的所述探測目標(biāo)的原始圖像，可以快速的成像，而且除了可以拍攝到物體的紅外圖像，還可以拍攝到一副可見光照片，并將其融合在一起，能夠讓航拍用戶在第一時(shí)間識別和定位故障。另外，考慮到上述分光鏡44分離波前畸變所成的兩個(gè)性質(zhì)相同的光波一