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基于TDICCD像移分析的PSF估计及图像复原

作　者: 谢冰
导　师: 焦斌亮
学　校: 燕山大学
专　业: 光学工程
关键词: TDICCD 图像复原像移点扩散函数PSF Matlab
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 201次
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内容摘要

时间延迟积分电荷耦合器件(TDICCD)是近几年发展起来的一种新型图像传感器。为了实现卫星相机的轻小型化,新一代高分辨率相机大多数采用推扫成像的线阵TDICCD作为像接收器件。在航天航空遥感中,由于其特殊的工作方式,会产生由于地球自转、载体震动、飞行速度等引起的像移,造成图像混叠、分辨率下降、边缘模糊、对比淡化等问题。如果相机与景物之间存在相对运动,就会造成照片的模糊,称之为运动模糊,它是成像过程中普遍存在的问题。在飞机或宇宙飞行器上拍下来的照片,用照相机拍摄高速运动物体的照片,以及战场上飞行中的导弹均可能存在这种现象。因此图像复原是航天TDICCD相机应用中必须解决的重要问题。本文针对由于匀速直线运动导致图像失真的情况,认真分析和研究产生问题原因,提出了自己的解决办法。首先,本文详细介绍了TDICCD的工作原理及其特点,在此基础上分析了其各个性能参数;通过MTF分析了TDICCD行扫描速率与目标像移速率不同步时对成像质量的影响,将导致输出图像模糊,即运动模糊。其次,根据运动模糊图像的成像原理和TDICCD像移的产生机理,建立了图像退化模型和复原模型,分析了系统点扩展函数空间域与频率域的表达式及其和模糊图像的频谱图,得出准确估计系统点扩散函数是TDICCD运动模糊图像复原的关键因素;通过对模糊图像频谱图的分析,提出了一种估计系统点扩散函数的方法,并利用频率域的迭代算法对运动模糊图像进行了有效地半盲恢复。最后,在维纳滤波、约束最小平方复原算法的基础上改进其约束条件得到一种新的图像复原算法,同样解决了TDICCD成像过程中出现的匀速直线运动图像的模糊问题。本课题从理论和实验上确认了上述算法的可行性,但要达到实用水平还需解决一些问题,如提高算法的运算速度、使算法具有更高的实时性等。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-17
  1.1 选题背景及意义  9-10
  1.2 TDICCD 相机的发展  10-12
  1.3 图像复原的发展  12-15
  1.4 论文的主要内容与所作的工作  15-17
第2章 TDICCD 工作原理及特性参数  17-31
  2.1 TDICCD 的结构及其工作原理  17-19
  2.2 TDICCD 特性参数分析  19-23
    2.2.1 TDICCD 的信噪比  19-20
    2.2.2 TDICCD 的动态范围  20-21
    2.2.3 TDICCD 的不均匀度  21
    2.2.4 TDICCD 的分辨率  21-22
    2.2.5 TDICCD 的灵敏度  22-23
  2.3 TDICCD 的调制传递函数  23-30
    2.3.1 电荷转移下的TDICCD 调制传递函数  23-24
    2.3.2 离散积分采样下的TDICCD 调制传递函数  24-26
    2.3.3 载流子扩散下的TDICCD 调制传递函数  26-28
    2.3.4 像移下的TDICCD 调制传递函数  28-29
    2.3.5 TDICCD 总的调制传递函数  29-30
  2.4 本章小结  30-31
第3章模糊图像的PSF 估计及图像复原  31-45
  3.1 图像的退化模型  31-34
    3.1.1 连续的退化模型  32-33
    3.1.2 离散的退化模型  33-34
  3.2 图像复原的有约束和无约束模型  34-35
  3.3 模糊图像的PSF 函数估计及其图像复原  35-43
    3.3.1 TDICCD 的像移分析  36-37
    3.3.2 TDICCD 的MTF 和PSF 分析  37-38
    3.3.3 模糊图像的PSF 估计及复原  38-42
    3.3.4 实验结果分析  42-43
  3.4 本章小结  43-45
第4章基于改进约束条件的图像复原算法  45-63
  4.1 无约束图像复原  45-51
    4.1.1 逆滤波法复原  45-48
    4.1.2 匀速直线运动模糊的复原  48-51
  4.2 有约束的图像复原  51-57
    4.2.1 维纳滤波复原  51-53
    4.2.2 功率谱均衡复原  53-54
    4.2.3 有约束最小平方复原  54-57
  4.3 基于改进约束条件的最小平方图像复原算法  57-62
    4.3.1 一种新约束条件下的图像复原算法  57-60
    4.3.2 实验结果及其对比分析  60-62
  4.4 本章小结  62-63
结论  63-65
参考文献  65-69
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  69-70
致谢  70-71
作者简介  71

基于TDICCD像移分析的PSF估计及图像复原

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