红外亚像元图像复原技术研究

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1、密级:硕士学位论文红外亚像元图像复原技术研究作者姓名：胡涛指导教师:张冬冬研究员中国科学院上海技术物理研究所学位类别:工学硕士学科专业:信号与信息处理研究方向：红外图像处理培养单位:中国科学院上海技术物理研究所2016年5月封二学位论文版权使用授权书本人完全了解中国科学院大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存学位论文。本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的

2、内容，愿意将学位论文提交《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社，编入CNKI学位论文全文数据库并充实到“学位论文学术不端行为检测系统”比对资源库，同意按章程规定享受相关权益。保密论文在解密后遵守此规定。论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日ResearchoninfraredsubpixelimagerestorationtechnologyByHuTaoADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmen

3、toftherequirementForthedegreeofMasterofEngineeringShanghaiInstituteofTechnicalPhysicsoftheChineseAcademyofSciencesMay,2016致谢致谢时光荏苒，三年的光阴很快就过去了，在这三年里，我收获的不仅仅是知识，更重要的是收获了经历。我要感谢我的导师张冬冬老师，张老师学识渊博，治学严谨，他对学术精益求精的专研态度令我受益良多。从课题的确定，到课题中每一个过程出现的问题，再到最后论文的写作细节，张老师都悉心

4、指导，可以说没有他的教导和帮助，我的课题就不可能得到完成。还要感谢实验室里成龙、杨哲辉、张阳、张子儒、朱学谦、邵春沅、王帅、史珊珊、罗秦、张一鹏、赵哲等同学和师兄师弟，在大家的共同努力下，营造了良好的科研学习氛围，为繁忙的科研工作增添了很多乐趣。还有我的室友白杰、杜磊和刘昌龙，在寝室里大家相互帮助，让我感到特别温暖。在研二时，我生活上遇到一些困难，也感谢隆文先生的资助，能让我全身心投入科研学习，免除后顾之忧。要特别感谢我的父母，在我的成长过程中，他们一直在背后默默付出，他们无私的爱一直是我的强大精神动力，没有他

5、们的含辛茹苦，也不可能有我的今天。最后，感谢所有关心、帮助和支持过我的亲友和师长们。作者胡涛2016年5月I摘要摘要随着航空航天技术的发展，对遥感图像的分辨率要求越来越高，提高成像分辨率最直接的办法就是改进CCD探测器的尺寸，而改进CCD探测器尺寸不仅技术难度大而且花费昂贵，在这种情况下，亚像元成像技术成为一种新的选择。亚像元成像是用相互错位的CCD探测器对相同目标进行成像，把得到的低分辨率图像通过软件算法进行复原。本文首先是介绍了红外亚像元成像技术的原理、CCD探测器排列方式和成像系统MTF的分析，然后重点讨

6、论了一种高精度MTF刃边法测量技术，通过在实验室直接移动刃边来观察边缘像素点的灰度值变化情况，用线性函数、高斯函数和费米函数三种方法对边缘扩散函数进行拟合，并比对其拟合的效果，用效果最好的费米拟合计算出MTF曲线，这比从传统的遥感图像提取数据计算MTF要直观和简单。同时，对亚像元图像作了预处理，针对图像出现的死像元现象，用不同的插值法对单行和双行死像元进行去除；而红外均匀性调整也是一个重要方面，用全局非均匀性算法和加权均值滤波算法分别进行校正，前者校正效果较好；亚像元图像复原的难点是配准，用人机交互配准法进行了

7、图像配准融合，该方法的优点是只要从图像中选几个数据点进行投影计算，便能得到配准参数。在图像复原环节，用基于MTF和基于重建的两种方法进行复原。运用新型的方法测量出系统MTF后，分别用逆滤波、维纳滤波和约束最小二乘滤波算法对一幅完整图像进行复原，并用客观评价法对复原后的图像质量进行评价，结果表明，约束最小二乘滤波算法复原后的质量最好；在基于重建的复原中，采用插值法和POCS算法进行重建，而插值法包括最近邻、双线性和双三次插值，针对传统POCS算法容易出现震荡的缺陷对其进行改进，增加了初始低分辨率图像噪声的预处理环

8、节，结果表明，重建复原后的图像质量得到明显改善，基于MTF的图像复原去噪能力强，但恢复的图像细节较少，基于POCS算法重建能得到更多细节，但是去噪能力较差。关键词：亚像元成像，MTF，非均匀性校正，图像复原，POCS算法IIAbstractABSTRACTWiththedevelopmentofaerospacetechnology,peoplehavehigherandhigherr