基于大气调制传递函数的大气退化图像复原

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1、第37卷，增刊红外与激光工程2008年6月Vol.37SupplementInfraredandLaserEngineeringJun.2008基于大气调制传递函数的大气退化图像复原1,21111方帅，黄宏华，黄印博，朱文跃，饶瑞中（1.中国科学院安徽光学精密机械研究所，安徽合肥230031；2.合肥工业大学计算机与信息学院，安徽合肥230009）摘要：图像在大气中的传输是一个非常复杂的物理过程。从大气湍流和气溶胶散射、吸收的物理过程入手，分析光在大气传播过程中发生的物理变化及其造成的图像退化，并基于大气调制传递函数建立了图像退化的

2、物理模型，对大气退化图像进行复原。实验结果表明该方法能有效地对大气退化图像进行复原，从而提高了图像的质量和识别能力。关键词：图像复原；调制传递函数；点扩散函数；湍流；散射；吸收中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1007-2276(2008)增(红外)-0642-04Imagerestorationbasedonatmosphericmodulationtransferfunction1,21111FANGShuai,HUANGHong-hua,HUANGYin-bo,ZhuWen-yue,RAORui-zhong(1.A

3、nhuiInstituteofOpticsandFineMechanics,ChineseAcademyofSciences,Hefei230001,China;2.SchoolofComputerandInformation;HefeiUniversityofTechnology;Hefei230009,China)Abstract:Imagepropagationthroughtheatmosphereisaconsiderablycomplexphysicalprocess.Thecauseofimagedegradation

4、ispointedbyanalyzingthephysicalprocessofatmosphericturbulence,aerosolscatteringandabsorption.Thephysicalmodelofimagedegradingisbuiltbasedonatmosphericallymodulationtransferfunction.Theexperimentalresultshowsthismodelisveryeffectiveonrestorationatmosphericimages.Keyword

5、s:Imagerestoration;Modulationtransferfunction;Pointspreadfunction;Turbulence;Lightscattering;Absorption0引言折射都将导致光在传播方向上的衰减。这种大气衰减将降低目标灰度，导致图像对比度下降。大气分子和[1]光在大气中的传输过程非常复杂，取决于引起气溶胶对光的散射、大气湍流引起的路径变化使光线吸收和散射的分子类型、浓度、大气中悬浮微粒的大偏离光路，对周边像素亮度形成贡献，产生图像模糊、小、特性、浓度以及沿传输路径上各点的温度和压强边

6、缘不清晰。光程较长时，大气湍流会引起相位变化[2-4]等。一般来说，大气对成像的影响有几个方面：和辐射强度起伏，使图像变形、闪烁。(1)大气分子的吸收；(2)大气分子的瑞利散射；(3)气文中从大气湍流和气溶胶散射、吸收的物理过程入溶胶的吸收；(4)气溶胶的散射；(5)大气湍流引起的手，分析光在大气传播过程中相位和强度发生的变化。辐射强度起伏、相位变化与光斑跳动。上述现象成像并结合成像设备自身的约束条件，对理论推导得出的传系统影响主要表现在图像对比度下降、图像模糊、图递函数进行修正，给出了与成像设备相关的大气湍流调像灰度值起伏以及图像

7、中物体形状的改变。大气分子制传递函数和气溶胶调制传递函数，合称大气传递函和气溶胶粒子对光的吸收、散射，大气湍流的散射和数。最后，利用大气传递函数对大气退化图像进行复原。收稿日期：2008-04-10作者简介：方帅(1978-)，女，安徽皖寿人，副研究员，主要从事计算机视觉、图像复原研究。Email:fangshuai@163.com增刊方帅等：基于大气调制传递函数的大气退化图像复原643来自位相效应；而对于远场，α值取0.5，一半模糊1大气效应是来自位相的扰动，另一半是来自振幅效应。因此α值的选取应该根据不同的湍流大气状况而定。另外

8、，光在大气中传播分别受湍流影响和气溶胶影响，短曝光传递函数与成像系统的口径有关，这是因为波而使图像质量下降，通常用大气调制传递函数（MTF）前的整体倾斜量与考察范围有关，考察范围越大，波来描述这一特性。假设这两个影响是相互独立的，那前