扩展目标幸运成像技术的理论和实验研究

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1、撒与光电子字进展47．051004(2010)Laser&OptoelectronicsProgress~2010中国激光杂志社doi：10．3788／1op47．051004扩展目标幸运成像技术的理论和实验研究杨忠良梁永辉胡浩军施建华任晨纲于起峰(国防科学技术大学光电科学与工程学院，湖南长沙410073)摘要地基望远镜的成像分辨率通常都受到大气湍流的限制，这种限制在对扩展目标进行观测成像时变得尤为显著。幸运成像技术是一种基于目标序列短曝光图像选取、配准、叠加的事后图像处理方法，能够有效降低大气湍流导致的成像闪烁和抖动对图像质量的影响，提高望远镜的成

2、像分辨率。介绍了扩展目标幸运成像技术的基本原理和基本流程，并应用该项技术对近地扩展目标大气湍流成像的实验观测数据进行事后处理。处理结果表明，幸运成像技术能够提高扩展目标通过湍流大气的成像分辨率。关键词数字图像处理；幸运成像；相关配准；非等晕性；像质评价中图分类号0439OCIS100．2000100．2980文献标识码ATheoreticalandExperimentalResearch0fLuckyImagingTechniqueaboutExtendedobjectsYangZhongliangLiangYonghuiHuHaojunShiJia

3、nhuaRenChengangYuQi~ng(CollegeofOpto-ElectronicScienceandEngineering,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha,Hunan410073，China)AbstractTheimagingresolutionofallground-basedtelescopesisseverelylimitedbytheefectsofatmosphericturbulence，especiallyforimagingtheextendedobject

4、s．Theluckyimagingtechniqueisallimagepost·processingmethodbasedonselecting—recentring—coaddingofsequenceshort-exposureimagesofobjects，whichcanreducetheinfluenceofimagequalitybecauseofturbulence—inducedimagingmotion-blurrestorationandreducetheresolutionloss．Thebasictheoryandflowo

5、fluckyimagingareintroduced，andthenthistechniqueisusedonthedataofexperimentalobservationofextendedobjectsthroughatmosphericturbulence．Theresultsshowthattheluckyimagingtechniquecanimprovetheimagingresolutionofextendedobjectsthroughatmosphericturbulence．Keywordsdigitalimageprocess

6、ing；luckyimaging；correlationregistration；anisoplanatic；imagequalityestimationl引言在地面目标监视以及天文观测领域，提高成像观测系统的成像分辨率尤为重要。由于大气湍流的存在，地基成像系统的分辨率受到很大的限制。湍流引起大气折射率分布不均匀，导致光波通过大气传输之后，波前发生畸变，极大损害了光学系统的成像质量和分辨率。而一般情况下，地．地路径上的湍流影响要比高空的情况严重得多。近地观测时，湍流的线性尺度大小r0(为Fried常数，也称大气相干长度)和大气相干时间要比对空观测时小

7、1个数量级，所以对近地扩展目标进行成像观测时，成像面上往往包含了多个等晕区，而不同的等晕区受大气湍流影响导致波前的畸变信息不一致。因此，扩展目标的高分辨率成像要比点目标复杂得多。A．Labeyrie[t]在1970年对目标在大气中的短曝光图像进行了研究，相对于长曝光图像，收稿日期：2009．08—10；收到修改稿日期：2009—10—15作者简介：杨忠良(1983—)，男，硕士研究生，主要从事图像处理方面的研究。E-mail：youngyezhi@126．tom导师简介：于起峰(1958—’，男，博士，教授，主要从事精密光测图像处理方面的研究。E-m

8、ail：yuqifeng@vip．sina．com澈光与电子字进展www．opticsjouma1．net短