| 弱视宁度下地基太阳望远镜图像重建方法和系统 |
| 杨磊; 邹思仲 ; 许骏
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| 申请（专利权）人 | 中国科学院云南天文台
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| 专利号 | ZL202311811196.8
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| 申请号 | CN202311811196.8
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| 2024-03-26
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| 申请日期 | 2023-12-26
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| 公开（公告）号 | CN117764821A
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| 公开日期 | 2024-03-26
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| IPC 分类号 | G06T3/4038G06T5/70G06V10/75G06V10/82G06N3/0464
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| 授权国家 | 中国
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| 专利类型 | 发明
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| 专利状态 | 公开
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| 学科领域 | 天文学
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| 产权排序 | 1
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| 摘要 | 本发明提供一种弱视宁度下地基太阳望远镜图像重建方法和系统，属于空间遥感探测技术领域，该方法不需要像斑点掩摸法一样，进行递归过程计算图像相位，因此不会累积噪声误差，导致重建图像结果出现伪像结构。可根据非刚性对齐后的太阳短曝光图像，进行分割子块处理，通过改良后的幸运选帧方法，排除了一部分在几何结构严重误差的图像，挑选出结构更稳定、高频信息更多的子块图像。还能够根据幸运子块图像求解出一个相位初始迭代值，再使用最优化方法从相位初始值开始迭代求解，设定迭代次数后，最终计算出准确的相位信息。从而可以对每一个子块都复原出实际的系统瞬时传递函数psf，重建出质量更好的太阳图像。 |
| 主权项 | 1.弱视宁度下地基太阳望远镜图像重建方法，其特征在于：包括 获取太阳短曝光图像，使用参考帧图像对每一帧太阳短曝光图像进行非刚性对齐； 根据非刚性对齐后的太阳短曝光图像，通过改良后的幸运选帧方法，进行分割字块处理，筛选出结构高稳定、高频的幸运子块图像； 对筛选出的幸运子块图像计算一个相位初始迭代值，并通过最优化算法获得最终相位系数值，进而复原出实际的系统瞬时传递函数； 根据非盲退卷积重建子块图像，拼接子块图像，并最终合成图像。 2.如权利要求1所述的弱视宁度下地基太阳望远镜图像重建方法，其特征在于：所述的使用参考帧图像对每一帧太阳短曝光图像进行非刚性对齐，包括： 设定一初次参考帧，每一帧短曝光图像的设定区域中每个像素点找到参考帧中对应的像素点，获取两个像素点对应的位移场； 根据解出的位移场向量进行反向位移和插值，即可逐像素复原短曝光图像的畸变位移。 3.如权利要求1所述的弱视宁度下地基太阳望远镜图像重建方法，其特征在于：所述的改良后的幸运选帧方法包括： 以斑点干涉术的选帧方法为基础,选取非刚性几何矫正后的散斑序列的平均帧作为参考图像,增加结构相似度评判指标； 通过谱比环带积分值与结构相似度的乘积作为最终评判标准。 4.如权利要求3所述的弱视宁度下地基太阳望远镜图像重建方法，其特征在于：所述的结构相似度评判指标具体为： 式中：μx是短曝光图像X的均值，μy是平均帧图像Y的均值，σx是短曝光图像X的方差，σy是短曝光图像Y的方差，σxy是X与Y的协方差，c1＝(k1L)，c2＝(k2L)是常数，L是图像像素级别范围值，k1＝0.03，k2＝0.03。 5.如权利要求4所述的弱视宁度下地基太阳望远镜图像重建方法，其特征在于：所述的改良后的选帧评价标准通过下式表示： Luck Index＝δ·SSIM； 式中：δ为功率谱谱比环带积分。 6.如权利要求1所述的弱视宁度下地基太阳望远镜图像重建方法，其特征在于：通过最优化方法获得最终相位系数值，进而复原出实际的系统瞬时传递函数包括： 构建代价泛函数，并根据计算出的相位初始迭代值，从相位初始迭代值开始对代价泛函数进行迭代求解； 当达到最大迭代次数或结果值满足设定误差值时，停止迭代，返回最终相位系数值。 7.如权利要求6所述的弱视宁度下地基太阳望远镜图像重建方法，其特征在于：所述的最终相位系数值通过下式表示： 式中：J表示图像帧数，j∈{1,2,3,...,J}，λm是指正交多项式第m项对应的协方差矩阵，γ是对目标估计的Tikhonov正则项参数，α是对波前相位信息估计的Tikhonov正则项参数，变量为ajm。 8.如权利要求1所述的弱视宁度下地基太阳望远镜图像重建方法，其特征在于：所述的根据非盲退卷积重建子块图像，拼接子块图像，并最终合成图像包括： 通过去除滤波器中所有不能和零频率峰值相连通的孤立峰值，获得一个平滑滤波器的步骤；其中，构建的平滑滤波器的形式为： 式中：Noisej是选定截止频率外估计的噪声功率谱，<...>代表取期望值，并把Filter的取值设置为0.2至1，所有小于0.2和大于1的值都设为0，Hj指第j帧psf的频域函数；Ij指输入第j帧短曝光图像的频域函数,j＝1,2,3,4,,,,,10。 去除滤波器中所有不能和零频率峰值相连通的孤立峰值，获得一个平滑的滤波器，Filter滤波器通过计算不同位置的噪声与信号的比值，构建出最终复原目标的方式： 式中：O(u)是指高分辨率的目标图像，F-1表示傅里叶逆运算。 9.一种在弱视宁度下的地基太阳望远镜图像重建系统，其特征在于：包括： 非刚性对齐模块，根据获取的太阳短曝光图像，使用参考帧图像对每一帧太阳短曝光图像进行非刚性对齐； 筛选模块，根据非刚性对齐后的太阳短曝光图像，通过改良后的幸运选帧方法，进行分割字块处理，筛选出结构高稳定、高频的幸运子块图像； 优化模块，对筛选出的幸运子块图像计算一个相位初始迭代值，并通过最优化算法获得最终相位系数值，进而复原出实际的系统瞬时传递函数； 复原模块，根据非盲退卷积重建子块图像，拼接子块图像，并最终合成图像。 10.一种电子设备，包括至少一个处理器和存储器，其特征在于，存储器上存储有计算机指令，处理器用于运行存储器上存储的计算机指令，以实现如权利要求1-8中任一项所述的弱视宁度下地基太阳望远镜图像重建方法的步骤。 |
| 语种 | 中文
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| 专利代理人 | 陈晓庭
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| 代理机构 | 成都宏田知识产权代理事务所（普通合伙）
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| 文献类型 | 专利
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| 条目标识符 | http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/26564
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| 专题 | 抚仙湖太阳观测和研究基地
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| 作者单位 | 中国科学院云南天文台, 云南省昆明市官渡区羊方旺396号
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| 第一作者单位 | 中国科学院云南天文台
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推荐引用方式
GB/T 7714 |
杨磊,邹思仲,许骏. 弱视宁度下地基太阳望远镜图像重建方法和系统. ZL202311811196.8[P]. 2024-03-26.
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文件名：
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CN117764821A-弱视宁度下地基太阳望远镜图像重建方法和系统-公开.PDF
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格式：
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Adobe PDF
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