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1、２０１７年８月宇航计测技术Ａｕｇ.,２０１７第３７卷第４期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃＭｅｔｒｏｌｏｇｙａｎｄＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＶｏｌ.３７,Nｏ.４�����������������������������������������������文章编号：１０００-７２０２(２０１７)０４-００６１-０５ＤＯＩ:１０.１２０６０/ｊ.ｉｓｓｎ.１０００-７２０２.２０１７.０４.１３图像增强算法在航天图像测量中的应用王宁宋锐王颖路娟王丹(北京宇航系统工程研究所,北京１０００７６)摘要提出了一种适用于
2、运载火箭图像测量的简单而有效的图像增强算法。经对大量弱光强运载火箭的图像分析,提出了基于像素通道的图像弱光强背景模型,通过全局最优化求解稀疏矩阵将弱光强图像背景从图像中分离,得到合适的可观测图像,为后续图像数据的处理和识别提供了高质量的信息。关键词图像增强图像测量全局最优化中图分类号：ＴＰ３９１文献标识码：ＡＡｐｐlｉｃａｔｉｏｎｏｆＩｍａｇｅＥｎｈａｎｃｅｍｅｎｔＡlｇｏｒｉｔｈｍｉｎＡｅｒｏｓｐａｃｅＩｍａｇｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＷＡNＧNｉｎｇＳＯNＧＲｕｉＷＡNＧＹｉｎｇＬＵＪｕａｎＷＡNＧＤａｎ(Ｂｅ
3、ｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＳｙｓｔｅｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ,Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７６,Ｃｈｉｎａ)ＡｂｓｔｒａｃｔＩｍａｇｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｒｏｃｋｅｔｔｅｌｅｍｅｔｅｒｉｎｇ.Ａｖｅｒｙｓｉｍｐｌｅａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｉｍａｇｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｒｏｃｋｅｔｉｍａｇｅｍｅａｓｕｒｉｎｇ.Ｍａｎｙｉｍａｇｅｓｗｈｉｃｈａｒｅｌａｃｋｏｆｌｉｇｈｔｎｅｓｓａｒｅａｎａｌ
4、ｙｚｅｄ,ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｗｅａｋｌｉｇｈｔｎｅｓｓｐｉｘｅｌｍｏｄｅｌｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ.Ｔｈｅｇｌｏｂａｌｏｐｔｉｍａｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｕｓｅｄｆｏｒｓｅｐａｒａｔｅｔｈｅｗｅａｋｌｉｇｈｔｎｅｓｓｍｏｄｅｌｂｙｓｏｌｖｉｎｇａｌｉｎｅｒｓｐａｒｓｅｍａ-ｔｒｉｘ.Ｔｈｅｆｉｎｅｉｍａｇｅｂｙｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｃａｎｇｅｔｔｅｄ,ｗｈｉｃｈｉｓｕｓｅｄｆｏｒｔｈｅｐａｔｔｅｒｎｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ.ＫｅｙｗｏｒｄｓＩｍａｇｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔＩｍ
5、ａｇｅｍｅａｓｕｒｉｎｇＧｌｏｂａｌｏｐｔｉｍａｌｓｏｌｖｉｎｇ１引言图像处理技术应用于测量领域的一种新的测量方法。随着计算机技术、数字图像处理技术和光电技图像测量,是建立在计算机视觉理论基础上的术的发展,图像测量技术得到越来越广泛的应用。新型测量技术,是以光学为基础,融光电子学、计算机技术、激光技术、图像处理技术等现代科学技术为２航天领域的弱光强图像测量体系,光、机电与计算机相结和的测量系统。图像测量把图像当作检测和传递信息的手段或载体加以利图像测量技术在国外航天领域的应用已经十分用,通过处理被测图像而获得所需
6、的各种参数,是将广泛,各类导弹、侦察卫星、航天飞机、运载火箭和空收稿日期：２０１７-０１-０９,修回日期：２０１７-０３-３１作者简介：王宁(１９８６-),男,工程师,主要研究方向:测量系统综合基带设计,人工智能,模式识别,图像处理及机器视觉等。•６２•宇航计测技术２０１７年间站上都能见到各种图像信息在航天器和地面站之间实时或准实时传送。目前,我国各类运载火箭中,测量系统针对总体不同的需求,采用了大量的可见光图像测量技术满足型号研制的要求,拓展了测量技术应用的领域,成为火箭飞行试验重要的测量数据,为总体完善设计和
7、故障分析提供可视化图像信息支撑。然而,可见光图像测量受到环境的影响较大。在光强充足的条件下,图像测量的结果可分析、可处理,具有较好的观测性。在光强不足的条件下,图像测量的结果分辨率较低,观测性较差,结果难以令人满意。图１是某运载火箭助推分离试验中未点火前的照片,光强远远低于可观测标准,因此图像可观测信息量非常少。图２是助推分离试验点火时照片,可以看出因为有光照的存在,图像具有丰富的信息,可观测性较好。图３是光强逐渐增加情况下的图像测量结果。图１未点火前图像图２点火瞬间图像从上可知,图像测量时光强不足会严重影响图像
8、的观测和处理。针对于光强不足导致图像测量结果较差的问题,本文提出了一种基于像素通道的图像增强算法,该算法是基于统计学的分析方法。针对于大量光强不足的图像进行分析后发现,即使在图３光强逐渐增加下的测量图像弱光强背景下,测量得到的图像仍具有一定的对比度。同时经过统计学分析发现,在光强较弱的像素Ｉ(ｘ)＝Ｊ(ｘ)ｔ(ｘ)＋Ａ[１-ｔ(ｘ)](１)点时,ＲＧＢ三通道的像素值普遍很
