基于自照明波前传感器的气动光学效应校正装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像处理技术领域，具体而言，涉及基于自照明波前传感器的气动光学效应校正装置。
【背景技术】
[0002]航拍图像能够准确、全面地提供全球范围内动态观测的数据，是各个领域获得信息的重要手段之一，具有十分重要的应用价值。航拍影像具有高清晰、大比例尺、小面积、高现势性的优点。其中，通过飞行器上装载的高分辨率图像采集设备，对地面场景和物体进行拍摄即可以获得航拍图像。
[0003]但是，飞行器在大气层中高速飞行时，由于其光学头罩与自由来流之间产生真实气体效应、激波诱导边界层分离、无粘流与边界层的相互干扰等，从而产生因气流密度变化、温度变化、组成成分变化及气体分子电离等引起的复杂流场，这对航拍成像系统造成热、热福射和图像传输干扰，引起目标偏移、抖动、模糊，这种效应称为气动光学效应。气动光学效应的存在无疑将大大影响航拍成像系统的分辨力。因此，定量地高速测量计算气动光学效应的影响，并采取有效的方法补偿、校正这种影响，成为航拍技术研制的关键问题之
O
[0004]现有技术中提供了一种气动光学效应校正装置，该装置通过波前传感器对可见光波的波前畸变的测量以将气动光学效应产生的目标模糊图像进行还原。
[0005]发明人在研究中发现，现有技术中的气动光学效应校正装置对于波前畸变的测量是基于可见光的，而夜间航拍会受到可见光波的限制，使得波前畸变测量的精确度与准确度均不高，从而导致校正装置的校正效果较差、实用性较低。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供基于自照明波前传感器的气动光学效应校正装置，通过重建激光畸变源以实时高效地对气动光学效应所导致的波前畸变进行校正且上述校正不受可见光波的限制而实用性较强。
[0007]第一方面，本发明实施例提供了基于自照明波前传感器的气动光学效应校正装置，该系统具体包括:自照明波前测量仪、图像采集装置和处理装置；
[0008]所述自照明波前测量仪，用于发射准直激光光束，接收大气粒子散射的所述准直激光光束的散射光波经过气动光学效应之后产生的畸变波前，提取所述畸变波前中的偏离参数；
[0009]所述图像采集装置，用于接收携带有目标区域的原始图像的目标光波，对所述原始图像的图像数据进行成像处理，得到所述目标区域的实际图像；
[0010]所述处理装置，用于对所述偏离参数和所述目标区域的实际图像进行反卷积运算，得到所述目标区域的重建图像。
[0011]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述自照明波前测量仪包括激光器、光束准直器和波前传感器；
[0012]所述激光器，用于根据预设指标参数发射激光光束；
[0013]所述光束准直器，用于根据光学系统压缩所述激光光束的发散角，并利用望远镜得到与发散角压缩的激光光束的基准轴相平行的准直激光光束；
[0014]所述波前传感器，用于接收大气粒子散射的所述准直激光光束的散射光波经过气动光学效应之后产生的畸变波前，提取所述畸变波前中的偏离参数。
[0015]结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述图像采集装置包括光学镜头、红外探测器、信号处理器和第一显示器；
[0016]所述光学镜头，用于接收所述目标区域发送的目标光波，将所述目标光波发送至所述红外探测器；
[0017]所述红外探测器，用于提取所述目标光波对应的红外辐射热量，将所述红外辐射热量转换为模拟电信号；
[0018]所述信号处理器，用于根据模数转换将所述模拟电信号转换为对应的数字信号，对所述数字信号进行分析处理，得到与所述数字信号相对应的目标区域的实际图像；
[0019]所述第一显示器，用于显示所述目标区域的实际图像。
[0020]结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述系统还包括分光镜；
[0021 ]所述分光镜，用于接收大气粒子散射的所述准直激光光束的散射光波经过气动光学效应之后产生的畸变波前和所述目标区域发送的目标光波，根据光谱特性分别对所述畸变波前与所述目标光波进行分离处理，得到所述畸变波前的可见光部分对应的可见光波和所述目标光波的不可见光部分对应的红外光波。
[0022]结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述光学镜头，还用于接收所述分光镜分离得到的所述红外光波，将所述红外光波发送至所述红外探测器。
[0023]结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述系统还包括光学匹配装置；
[0024]所述光学匹配装置，用于接收所述分光镜分离得到的所述可见光波，将所述可见光波发送至所述波前传感器，用以保证所述分光镜和所述波前传感器的匹配设置。
[0025]结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述波前传感器包括微透镜阵列、质心探测器件和运算器；
[0026]所述微透镜阵列，用于接收所述光学匹配装置发送的可见光波，将所述可见光波进行分割处理，得到与所述微透镜阵列数目相匹配的子可见光波，将所述子可见光波汇聚成光斑阵列；
[0027]所述质心探测器件，用于存储并显示所述光斑阵列；
[0028]所述运算器，用于将所述光斑阵列与预存的标准光斑阵列进行差值运算处理，得到对应于所述可见光波的偏离参数。
[0029]结合第一方面的第六种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述处理装置包括处理器；
[0030]所述处理器，用于接收所述运算器发送的偏离参数，对所述偏离参数进行重构处理，得到重构波前函数;根据所述目标区域的实际图像、所述重构波前函数以及所述目标区域的原始图像之间的卷积关系，对所述目标区域的实际图像与所述重构波前函数进行反卷积运算处理，得到与所述实际图像对应的所述目标区域的重建图像。
[0031]结合第一方面的第七种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述处理装置还包括第二显示器；
[0032]所述第二显示器，用于显示所述目标区域的重建图像。
[0033]结合第一方面、第一方面的第一种可能的实施方式至第一方面的第八种可能的实施方式中的任一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，所述波前传感器为哈特曼波前传感器。
[0034]本发明与现有技术相比的优点在于:本发明实施例提供的气动光学效应图像校正系统，采用自照明波前测量仪、图像采集装置和处理装置使整个校正系统一体化和自动化，与现有技术中的气动光学效应校正装置在夜间航拍受到可见光波的限制而导致校正效果较差、实用性较低相比，其通过重建激光畸变源为自照明波前测量仪的畸变测量提供足够的可见光波，自照明波前测量仪能够利用上述畸变源进行波前畸变的实时测量，得到偏离参数;通过上述图像采集装置能够得到目标区域的实际图像;最后，利用处理装置进行上述偏离参数与上述实际图像之间的反卷积运算，得到高质量的目标区域的重建图像，整个过程中，上述校正系统通过重建激光畸变源以实时高效地对气动光学效应所导致的波前畸变进行测量，使得波前畸变测量的精确度与准确度均较高，从而进一步保证