基于波前测量的白光点扩散函数估计方法

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1、基于波前测量的白光点扩散函数估计方法李飞2015年12月中图分类号：TB133UDC分类号：535基于波前测量的白光点扩散函数估计方法作者姓名李飞学院名称光电学院指导教师胡新奇副教授答辩委员会主席高春清教授申请学位工学硕士学科专业电子科学与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年1月4日AmethodofestimatingWhite-LightPointSpreadFunctionbasedonwavefrontsensingCandidateName：LiFeiSchoolorDepartment:SchoolofOpto-el

2、ectronicsFacultyMentor:AssociateProf.HuXinqiChair，ThesisCommittee：Prof.GaoChunqingDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：ElectronicScienceandTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January,2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除

3、特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要由于大气湍流、卫星颤振、成像装置自身误差等原因，导致观测到的遥感图像模糊，图像复原技术是解决该问题的途径之一。精确地估算点扩展函数（PointSpreadFunction，PSF）既是遥感图像复原的关键更是难点。常用的图像复原算法如维纳（Winer）滤波复原、Luc

4、y-Richardson（LR）滤波复原等都是建立在已知图像点扩展函数的前提下。盲复原方法虽然现在广泛使用，也得到了一定的成就，但其在图像对比度较差时，很难估计点扩展函数。同时实际复原问题中，估算出来的点扩展函数精确度不高。遥感图像在成像过程中，空间相机波前误差是造成其模糊的一个关键因素，因此对空间相机进行在轨波前探测，并估算点扩展函数，非常有实用意义。本文提出了基于在轨波前检测的空间相机点扩展函数的估计方法，采用扩展目标夏克-哈特曼波前传感器探测空间相机的波前信息，基于该波前信息，计算每一种单色光的点扩展函数，然后对单色光点扩展函数加权平均

5、，得到白光点扩展函数。对单色光来说，点扩展函数可以通过傅里叶变换计算出来，而对宽光谱成像系统，点扩展函数是单色光点扩展函数的加权。其权重系数是太阳光谱、目标光谱反射率、光学系统的光谱透射率和光电探测器光谱反射响应的乘积。由于不同的目标有不同的光谱反射率，因此，为了实用和简化，我们采用几种典型地物目标的平均光谱反射率来计算。采用平均光谱反射率进行计算引入了一定的误差，仿真分析表明该误差影响-3不大，误差小于1%，甚至在10量级。进行了基于波前探测的PSF估计结果与基于针孔法点扩展函数实测结果的比对实验。一方面通过哈特曼-夏克波前探测器探测的波前

6、信息计算点扩展函数，另一方面采用CCD相机直接采集点目标下的光学系统点扩展函数，两者进行比较。实验结果显示，基于波前探测估算的点扩展函数与实测的点扩展函数匹配度很高，两者差别基本上小于10%，验证了基于波前探测的白光点扩展函数估计方法的可行性。关键词：图像复原点扩展函数波前探测I北京理工大学硕士学位论文AbstractTherearevariousfactorsthatcausetheremotesensingimageblurrig,suchasatmosphericturbulence,jitterandaberrationoftheim

7、agingsystem.Imagerestorationisoneofthewaystoresolvethisproblem.Inremotesensingimagerestoration，accuratelyestimatingthepointspreadfunction(PSF)isthekeyanddifficulty.Algorithmsforimagerestoration,suchaswienerfilteringrestoration,Lucy-Richardsonfilteringrestoration,areoftenbas

8、edontheknownPSF.Althoughblindrestorationmethodiswidelyusedandalsohasgotmanyachieve