專利名稱：一種氣動熱輻射指紋庫的建立方法及其應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于航天技術與圖像處理技術交叉領域，具體涉及一種氣動熱輻射環(huán)境下的指紋庫建立方法及其在圖像校正中的應用，適用于高超音速飛行器的氣動熱輻射圖像的成像探測。
背景技術：
高超音速飛行器是二十一世紀航空事業(yè)發(fā)展的一個主要方向，在未來的軍事、政治和經濟領域中將發(fā)揮重要的戰(zhàn)略作用。高超音速飛行器能為民用運輸和航天運載等領域提供全新的途徑，但是高超音速飛行器卻面臨氣動光學效應的困擾。氣動光學效應主要包括光學窗口及流場的氣動熱福射效應和傳輸效應。當飛行器在稠密的大氣層中以高超聲速飛行時，其光學窗口與空氣相互作用，產生嚴重的氣動熱輻射效應和光學傳輸效應。其中，氣動熱輻射效應主要是指高溫光學窗口和激波氣體的輻射，其對成像器形成輻射干擾，使紅外圖像背景亮度增加，劣化紅外成像質量，嚴重影響高超音速飛行器導航、定位以及探測能力?，F有技術中缺乏通過分析氣動熱輻射圖像的退化規(guī)律從而建立氣動熱環(huán)境下退化圖像的特征庫即指紋庫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量不聞，難以獲得精確的目標探測能力
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的旨在提供一種氣動熱輻射指紋庫的建立方法，該方法通過曲面擬合建立熱輻射圖像的退化規(guī)律，確定曲面系數隨氣流熱流密度的變化趨勢，從而建立熱輻射指紋庫，以用于校正紅外熱輻射圖像，提高目標紅外探測能力。實現本發(fā)明的目的所采用的一種氣動熱輻射指紋庫的建立方法，具體為:( I)通過紅外成像系統獲取電弧風洞試驗的氣動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圖像f(|成對分組:(f0, f\)，(f0, f2)，(f0, f3)，…，(f0, fk)，…，(f0, ^1)，(f0, fn)n為退化圖像序列的幀數，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熱輻射退化圖像，k為氣動熱輻射退化圖像的幀序號，I ^ k ^ n0(2)求任一氣動熱輻射退化圖像fk與基準圖像L之差值dk = fk-f0,即為差值圖像；(3)對任一差值圖像dk進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式
權利要求
1.種氣動熱輻射指紋庫的建立方法，用于確定紅外成像系統在氣動熱輻射環(huán)境下成像的熱輻射圖像的退化規(guī)律，以利用其對紅外成像系統的熱輻射圖像進行校正，其具體包括: (1)獲取紅外成像系統的多幅氣動熱輻射退化圖像，形成氣動熱輻射退化圖像序列，其中每一幅氣動熱輻射退化圖像對應相應的熱流密度； (2)求取氣動熱輻射退化圖像序列中的每一幅圖像與基準圖像之差值，確定為每一幅圖像的差值圖像； (3)對所述每一幅圖像的差值圖像進行二維曲面擬合，獲得其在對應熱流密度下的二維曲面多項式，從而形成多個二元多項式； (4)對所述多個二元多項式中相同項的系數進行擬合處理，從而建立各相同項的系數關于熱流密度的關系式，即確定為氣動熱輻射指紋庫。
2.據權利要求1所述的一種氣動熱輻射指紋庫的建立方法，其中，所述多個二元多項式中的相同項指各二元多項式中兩變量參數的冪次分別相等所構成的項。
3.據權利要求2所述的一種氣動熱輻射指紋庫的建立方法，其中，所述系數關于熱流密度的關系式是通過對所述相同項的系數進行曲線擬合而得到的曲線方程。
4.據權利要求1-3中任一項所述的一種氣動熱輻射指紋庫的建立方法，其中，所述二維曲面多項式為
5.據權利要求4所述的一種氣動熱輻射指紋庫的建立方法， 其中，所述系數au(h)關于熱流密度的關系式為
6.據權利要求4或5任一項所述的一種氣動熱輻射指紋庫的建立方法，其中，所述冪指數i和j取值優(yōu)選滿足i+j ≤ 4。
7.據權利要求1-6中任一項所述的一種氣動熱輻射指紋庫的建立方法，其中，所述紅外成像系統的氣動熱輻射退化圖像通過電弧風洞試驗獲取。
8.種應用權利要求1-7中任一項所述方法建立的氣動熱輻射指紋庫對紅外成像系統的熱輻射圖像進行校正的方法，包括: 對于任意熱流密度，從所述氣動熱輻射指紋庫獲得相應的關系式的步驟； 根據該關系式獲得對應的差值圖像的步驟；和 利用所述差值圖像對所述熱輻射圖像進行校正的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣動熱輻射指紋庫的建立方法，包括(1)獲取紅外成像系統的多幅氣動熱輻射退化圖像，形成氣動熱輻射退化圖像序列；(2)求取氣動熱輻射退化圖像序列中的每一幅圖像與基準圖像之差值即差值圖像；(3)對每一幅圖像的差值圖像進行二維曲面擬合，獲得其在對應熱流密度下的二維曲面多項式；(4)對多個二維曲面多項式中相同項的系數進行處理，通過擬合建立各相同項的系數關于熱流密度的關系式，即確定為氣動熱輻射指紋庫。本發(fā)明還公開了通過上述方法建立的指紋庫在校正熱輻射圖像中的應用。本發(fā)明的方法能有效降低氣動熱輻射產生的背景噪聲并提高氣動熱環(huán)境中的圖像質量。
文檔編號G06T5/00GK103093425SQ20121059490
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權日2012年12月31日
發(fā)明者張?zhí)煨? 劉立, 關靜, 周鋼, 左芝勇, 朱生國, 王正, 何力 申請人:華中科技大學