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自适应光学图像恢复的研究

作　者: 谢殿广
导　师: 杨进华
学　校: 长春理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 大气湍流自适应光学波前传感器图像复原随机相位屏偏微分方程
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

大气湍流运动导致大气折射率随机的发生变化,因而产生光闪烁和光像抖动效应。一束平面光波通过湍流介质后其波前将会产生畸变,经光学系统接收并在探测器上所成的像已达不到衍射极限的效果。自适应光学技术是克服大气湍流对成像影响最为有效的手段,它利用波前传感器获取波前误差,最后进行实时校正。由于自适应光学系统造价昂贵,不能在所有的光学系统(大多是地基望远系统)上进行安装,且它对大气湍流的补偿是不完全的,因此对通过自适应光学系统校正后的图像进行后续处理是十分必要的。论文重点论述了图像复原基本理论和算法,完成的主要工作包括：1.详细论述了湍流产生的机理,利用傅里叶变换法对随机相位屏进行数值模拟。2.介绍了自适应光学系统基本工作原理及组成。3.对图像复原算法进行了研究,包括传统复原算法以及近些年来逐渐兴起偏微分算法。对偏微分方程中的HI、TV以及自适应TV等模型进行了深入研究,给出了详细的算法实现,并利用这些模型对降质图像进行了复原。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-7
第一章绪论  7-13
  1.1 自适应光学的发展动态  7-9
  1.2 自适应光学图像复原的研究的背景及意义  9-11
  1.3 自适应光学图像复原技术的研究概况  11-12
  1.4 论文主要工作及结构安排  12-13
第二章大气湍流对探测目标的影响  13-21
  2.1 大气湍流的机理  13-14
  2.2 大气湍流的描述参数  14-17
    2.2.1 大气折射率  14
    2.2.2 层流与湍流  14-15
    2.2.3 折射率起伏湍流模型  15-16
    2.2.4 折射率起伏功率谱密度  16-17
  2.3 大气湍流退化函数的数值模拟和仿真计算  17-21
第三章自适应光学系统的研究  21-25
  3.1 自适应光学系统的组成  21-22
  3.2 波前传感器  22-23
  3.2 波前控制器  23-24
  3.3 波前校正器  24-25
第四章自适应光学图像复原方法  25-43
  4.1 自适应光学图像复原的基本理论  25-26
    4.1.1 图像退化的模型  25-26
    4.1.2 自适应光学图像的噪声模型  26
  4.2 只存在噪声的空间滤波复原  26-29
  4.3 无约束和有约束复原  29-30
  4.4 经典的图像复原算法  30-34
    4.4.1 逆滤波复原  30
    4.4.2 维纳滤波复原  30-31
    4.4.3 约束最小二乘方滤波器  31-33
    4.4.4 最大熵图像复原  33-34
  4.5 图像复原质量评价  34-35
  4.6 基于偏微分的自适应图像复原  35-43
    4.6.1 只存在噪声的变分偏微分复原  36-39
    4.6.2 加入点扩散函数的自适应图像复原  39-43
第五章总结与展望  43-45
  5.1 总结  43
  5.2 展望  43-45
致谢  45-46
参考文献  46-47

自适应光学图像恢复的研究

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