基于分形维数的光学子孔径边缘提取算法研究

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1、基于分形维数的光学子孔径边缘提取算法研究王云奇2016年1月中图分类号：TP391.41UDC分类号：基于分形维数的光学子孔径边缘提取算法研究作者姓名王云奇学院名称光电学院指导教师惠梅副教授答辩委员会主席赵维谦教授申请学位工学硕士学科专业仪器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ResearchonEdgeExrtactionofOpticalSubapertureBasedonFractalDimensionCandidateName：YunqiWangSchoolorDepartment:Sc

2、hoolofOptoelectronicsFacultyMentor:AssociateProf.MeiHuiChair,ThesisCommittee：Prof.WeiqianZhaoDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：InstrumentScienceandTechnologyDegreeby: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

3、进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除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：摘要在光学成像系统中，合成孔径成像技术是提升系统口径，增强系统分辨力的一个十分有效的方法。而在合成孔径成像系统中，由于拼接子镜间具有复杂的边缘以及较大的缝隙，这使得子孔径共相位成为一个难题。因此，为避免有效信息丢失，实现子孔

4、径的相位拼接，准确的提取干涉测量中的子孔径边缘信息是十分有必要的。作为图像灰度表面复杂程度的检测特征，分形维数可以统计上的评价图像的复杂程度，这就为光学子孔径边缘提取提供了强有力的工具。本文结合传统的基于分形理论的边缘提取方法，提出了带有窗口合并复制的基于差分盒维数的边缘提取算法。该算法使用改进的差分盒计数方法计算分形维数，并且创新性的提出了窗口合并复制方法用以解决小区域内差分盒维数计算的矛盾。通过实验分析，确定了滑动扫描窗口的尺寸及窗口合并复制次数这两个主要参数。最后通过对该算法的评价实验，该算法连续性好、精确度高、

5、无方向要求，可以很好的实现边缘检测。本文结合光学子孔径干涉检测图像的特点，研究并提出了基于差分盒维数方法的边缘检测算法在光学子孔径边缘提取中的基本流程。通过包含前处理与后处理的两步方案，最终实现了子孔径区域以及干涉条纹边缘的准确提取。通过对算法流程以及算法速度的优化，提高了算法的效率及应用性，并实现了整个算法的软件设计。本文的研究工作也为后续的子孔径共相位研究奠定了坚实的基础。关键词：子孔径；边缘提取；分形维数；差分盒维数；窗口合并复制IAbstractOpticalsyntheticapertureimagingte

6、chnologyisaneffectiveapproachtoincreasetheaperturediameterofopticalsystemforpurposeofimprovingresolution.Inopticalsyntheticapertureimagingsystem,theedgeismorecomplexthanthatoftraditionalopticalimagingsystem,andtherelativelylargesizeofthegapsbetweenthesubaperture

7、smakescophasingadifficultproblem.Hence,inordertoavoidthelossofeffectiveinformationandachievephasestitching,itissignificanttoextractpreciseedgephaseinformationofeachsegmentedmirrorsurfacefrominterferenceintensitymeasurements.Asameasurefeatureofimagesurfaceirregul

8、arities,fractaldimensionstatisticallyevaluatesthecomplexityandprovidesapowerfultooltodotheedgeextractionofopticalsubaperture.Inourresearch,theedgeextractionalgorithmo