專(zhuān)利名稱(chēng)：一種氣動(dòng)熱輻射指紋庫(kù)的建立方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航天技術(shù)與圖像處理技術(shù)交叉領(lǐng)域，具體涉及一種氣動(dòng)熱輻射環(huán)境下的指紋庫(kù)建立方法及其在圖像校正中的應(yīng)用，適用于高超音速飛行器的氣動(dòng)熱輻射圖像的成像探測(cè)。
背景技術(shù)：
高超音速飛行器是二十一世紀(jì)航空事業(yè)發(fā)展的一個(gè)主要方向，在未來(lái)的軍事、政治和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中將發(fā)揮重要的戰(zhàn)略作用。高超音速飛行器能為民用運(yùn)輸和航天運(yùn)載等領(lǐng)域提供全新的途徑，但是高超音速飛行器卻面臨氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)的困擾。氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)主要包括光學(xué)窗口及流場(chǎng)的氣動(dòng)熱福射效應(yīng)和傳輸效應(yīng)。當(dāng)飛行器在稠密的大氣層中以高超聲速飛行時(shí)，其光學(xué)窗口與空氣相互作用，產(chǎn)生嚴(yán)重的氣動(dòng)熱輻射效應(yīng)和光學(xué)傳輸效應(yīng)。其中，氣動(dòng)熱輻射效應(yīng)主要是指高溫光學(xué)窗口和激波氣體的輻射，其對(duì)成像器形成輻射干擾，使紅外圖像背景亮度增加，劣化紅外成像質(zhì)量，嚴(yán)重影響高超音速飛行器導(dǎo)航、定位以及探測(cè)能力?，F(xiàn)有技術(shù)中缺乏通過(guò)分析氣動(dòng)熱輻射圖像的退化規(guī)律從而建立氣動(dòng)熱環(huán)境下退化圖像的特征庫(kù)即指紋庫(kù)以用于熱輻射退化圖像的校正的方法，使得紅外熱輻射圖像成像質(zhì)量不聞，難以獲得精確的目標(biāo)探測(cè)能力
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提供一種氣動(dòng)熱輻射指紋庫(kù)的建立方法，該方法通過(guò)曲面擬合建立熱輻射圖像的退化規(guī)律，確定曲面系數(shù)隨氣流熱流密度的變化趨勢(shì)，從而建立熱輻射指紋庫(kù)，以用于校正紅外熱輻射圖像，提高目標(biāo)紅外探測(cè)能力。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的一種氣動(dòng)熱輻射指紋庫(kù)的建立方法，具體為:( I)通過(guò)紅外成像系統(tǒng)獲取電弧風(fēng)洞試驗(yàn)的氣動(dòng)熱輻射退化圖像序列(fl, f2, f3,...，fk,...，fn-2, fn-1 fn)，并將圖像序列中每巾貞圖像均與基準(zhǔn)圖像f(|成對(duì)分組:(f0, f\)，(f0, f2)，(f0, f3)，…，(f0, fk)，…，(f0, ^1)，(f0, fn)n為退化圖像序列的幀數(shù)，其中的任一幀圖像fk為在熱流密度為hk的條件下獲取的氣動(dòng)熱輻射退化圖像，k為氣動(dòng)熱輻射退化圖像的幀序號(hào)，I ^ k ^ n0(2)求任一氣動(dòng)熱輻射退化圖像fk與基準(zhǔn)圖像L之差值dk = fk-f0,即為差值圖像；(3)對(duì)任一差值圖像dk進(jìn)行二維曲面逼近擬合，得到在熱流密度為hk的條件下擬合的曲面多項(xiàng)式
權(quán)利要求
1.種氣動(dòng)熱輻射指紋庫(kù)的建立方法，用于確定紅外成像系統(tǒng)在氣動(dòng)熱輻射環(huán)境下成像的熱輻射圖像的退化規(guī)律，以利用其對(duì)紅外成像系統(tǒng)的熱輻射圖像進(jìn)行校正，其具體包括: (1)獲取紅外成像系統(tǒng)的多幅氣動(dòng)熱輻射退化圖像，形成氣動(dòng)熱輻射退化圖像序列，其中每一幅氣動(dòng)熱輻射退化圖像對(duì)應(yīng)相應(yīng)的熱流密度； (2)求取氣動(dòng)熱輻射退化圖像序列中的每一幅圖像與基準(zhǔn)圖像之差值，確定為每一幅圖像的差值圖像； (3)對(duì)所述每一幅圖像的差值圖像進(jìn)行二維曲面擬合，獲得其在對(duì)應(yīng)熱流密度下的二維曲面多項(xiàng)式，從而形成多個(gè)二元多項(xiàng)式； (4)對(duì)所述多個(gè)二元多項(xiàng)式中相同項(xiàng)的系數(shù)進(jìn)行擬合處理，從而建立各相同項(xiàng)的系數(shù)關(guān)于熱流密度的關(guān)系式，即確定為氣動(dòng)熱輻射指紋庫(kù)。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣動(dòng)熱輻射指紋庫(kù)的建立方法，其中，所述多個(gè)二元多項(xiàng)式中的相同項(xiàng)指各二元多項(xiàng)式中兩變量參數(shù)的冪次分別相等所構(gòu)成的項(xiàng)。
3.據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氣動(dòng)熱輻射指紋庫(kù)的建立方法，其中，所述系數(shù)關(guān)于熱流密度的關(guān)系式是通過(guò)對(duì)所述相同項(xiàng)的系數(shù)進(jìn)行曲線(xiàn)擬合而得到的曲線(xiàn)方程。
4.據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的一種氣動(dòng)熱輻射指紋庫(kù)的建立方法，其中，所述二維曲面多項(xiàng)式為
5.據(jù)權(quán)利要求4所述的一種氣動(dòng)熱輻射指紋庫(kù)的建立方法， 其中，所述系數(shù)au(h)關(guān)于熱流密度的關(guān)系式為
6.據(jù)權(quán)利要求4或5任一項(xiàng)所述的一種氣動(dòng)熱輻射指紋庫(kù)的建立方法，其中，所述冪指數(shù)i和j取值優(yōu)選滿(mǎn)足i+j ≤ 4。
7.據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的一種氣動(dòng)熱輻射指紋庫(kù)的建立方法，其中，所述紅外成像系統(tǒng)的氣動(dòng)熱輻射退化圖像通過(guò)電弧風(fēng)洞試驗(yàn)獲取。
8.種應(yīng)用權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述方法建立的氣動(dòng)熱輻射指紋庫(kù)對(duì)紅外成像系統(tǒng)的熱輻射圖像進(jìn)行校正的方法，包括: 對(duì)于任意熱流密度，從所述氣動(dòng)熱輻射指紋庫(kù)獲得相應(yīng)的關(guān)系式的步驟； 根據(jù)該關(guān)系式獲得對(duì)應(yīng)的差值圖像的步驟；和 利用所述差值圖像對(duì)所述熱輻射圖像進(jìn)行校正的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種氣動(dòng)熱輻射指紋庫(kù)的建立方法，包括(1)獲取紅外成像系統(tǒng)的多幅氣動(dòng)熱輻射退化圖像，形成氣動(dòng)熱輻射退化圖像序列；(2)求取氣動(dòng)熱輻射退化圖像序列中的每一幅圖像與基準(zhǔn)圖像之差值即差值圖像；(3)對(duì)每一幅圖像的差值圖像進(jìn)行二維曲面擬合，獲得其在對(duì)應(yīng)熱流密度下的二維曲面多項(xiàng)式；(4)對(duì)多個(gè)二維曲面多項(xiàng)式中相同項(xiàng)的系數(shù)進(jìn)行處理，通過(guò)擬合建立各相同項(xiàng)的系數(shù)關(guān)于熱流密度的關(guān)系式，即確定為氣動(dòng)熱輻射指紋庫(kù)。本發(fā)明還公開(kāi)了通過(guò)上述方法建立的指紋庫(kù)在校正熱輻射圖像中的應(yīng)用。本發(fā)明的方法能有效降低氣動(dòng)熱輻射產(chǎn)生的背景噪聲并提高氣動(dòng)熱環(huán)境中的圖像質(zhì)量。
文檔編號(hào)G06T5/00GK103093425SQ20121059490
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者張?zhí)煨? 劉立, 關(guān)靜, 周鋼, 左芝勇, 朱生國(guó), 王正, 何力 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)