论文部分内容阅读
在地球环境中工作的光电成像系统的性能因受到大气的影响而退化，其应用因之受到一定程度的限制，有时是严重的限制;相关应用领域包括交通监控、自动导航、航空及卫星遥感等。分析图像在大气中退化的物理机制，发展改善恶劣天气条件下成像质量的技术，对于提高光电成像系统的应用能力具有重要意义。 本文深入研究了大气中图像退化的物理机制，分析了各种大气光学参数和观测几何对成像质量的影响，建立了图像退化的一般光学模型，完整地描述了大气中图像退化的过程，并利用光学模型对退化图像进行复原;初步探讨了从光谱滤波、偏振滤波的角度抑制大气散射光、提高成像质量的方法。这些结果得到初步应用，在一定程度上优化了光电成像系统的性能。主要工作如下: 1.分析了对地观测时大气对目标背景视在对比度的影响机理，给出了两种主要定义下对地观测时视在对比度的变化规律并编制了视在对比度计算软件。利用该软件分析了六种典型自然目标背景场景的视在对比度光谱特性，以及大气气溶胶光学特性和太阳、观测者与目标几何方位对视在对比度光谱特性的影响，并针对六种典型自然场景给出了利用光谱滤波技术提高目标识别能力所选用的有效波段范围; 2.建立了包含大气对物体固有亮度的衰减作用、非均匀视线路径中大气散射光对图像的退化作用和多次散射对图像的模糊影响的一般图像退化光学模型，完整地描述了混浊大气中图像的退化过程。基于混浊介质调制传递函数(MTF)的等效原理，对退化模型中与邻近效应有关的混浊大气介质MTF进行了分析，讨论了不同大气条件和视线路径中大气散射光对MTF的影响。将MTF建模为空间频域滤波器，并将其作用于清晰图像，模拟不同大气条件下的模糊图像，效果很好。 3.依据大气非均匀路径中图像退化光学模型，考虑了成像路径的非均匀性，建立了一种新的降质图像复原方法。利用该方法对实际采集得到的户外自然图像进行了恢复处理，并与其它复原方法做了对比分析，得到了较好的复原效果。此外，初步探讨了偏振方向滤波抑制大气散射光、提高成像质量的方法，验证了采用微偏振片与成像传感器集成的偏振图像采集方式可以提高偏振滤波技术的实时性。