CN104537619A - 一种毫米波图像的恢复方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种毫米波图像的恢复方法及***，包括以下步骤：平场校正：通过本底图像获取平场图像，获取平场图像的平均像素值及每个像素的平均光感应系数，最后利用得到的平均本底图像及每个像素的平均光感系数进行平场校正；获取图像的点扩散函数；对图像进行复原：对点扩散函数进行迭代，将迭代的结果与点扩散函数作用后得到对针孔图像的估计，同针孔图像进行比较，当两者的均方误差小于预先设定的阈值时，完成迭代。本发明的毫米波图像的恢复方法及***，可进行二次辨别，方便使用。使用时，工作人员就不需一直盯着监视器的屏幕，不仅可以减轻安检人员的劳动负担,提高安全检查的工作效率，更重要的是可以增强安全检查的可靠性。

Description

一种毫米波图像的恢复方法及***

技术领域

本发明涉及一种毫米波图像的恢复方法及***，尤其涉及一种能将毫米波图像恢复进行使用的毫米波图像的恢复方法及***。

背景技术

毫米波辐射成像技术因特有的光谱特性使其在安全检查领域具有良好的应用前景，该技术能对人体隐蔽携带的违禁品实施无损伤的检测，能及早发现潜在的危险，用被动式扫描成像***采集原始图像，在进行初步的平场校正后用针孔图像分析法获得毫米波扫描成像***的点扩展函数，进而用Lucy‐Richardson算法重构图像，同时基于毫米波成像技术在武器类违禁品的形状的识别方面取得的成果。现有技术的安检毫米波辐射成像，需要监控人员时刻监视，不能进行二次恢复进行检查，这给使用带来了极大的不方便。

发明内容

本发明解决的技术问题是：构建一种毫米波图像的恢复方法及***，克服现有技术不能对毫米波图像进行二次恢复，给使用带来极大不方便的技术问题。

本发明的技术方案是：提供一种毫米波图像的恢复方法，步骤如下：

平场校正：通过本底图像获取平场图像，获取平场图像的平均像素值及每个像素的平均光感应系数，最后利用得到的平均本底图像及每个像素的平均光感系数进行平场校正；

获取图像的点扩散函数：孔径成像图像的点扩散函数可表示为：

$h(x,y)=\left\{\begin{array}{c}K\frac{1}{2\mathrm{\π}{\mathrm{\σ}}^2}\exp (-\frac{x^2+y^2}{2{\mathrm{\σ}}^2}),(x,y)\∈C\\ 0,\mathrm{otherwise}\end{array}\right.$

其中，K为归一化常数，σ为方差，是一个正常数，C是***实现的平面域。

对图像进行复原：对点扩散函数进行迭代，将迭代的结果与点扩散函数作用后得到对针孔图像的估计，同针孔图像进行比较，当两者的均方误差小于预先设定的阈值时，完成迭代。

本发明的进一步技术方案是：在平场校正步骤中，通过对多张本底图像平均获取平场图像。

本发明的进一步技术方案是：在平场校正步骤中，对每一幅平场图像与本底图像平均做差，然后对每一幅平场图像求取平均像素值，并得出每个像素的平均光感应系数。

本发明的进一步技术方案是：在对图像进行复原步骤中，迭代次数的确定采取均方误差阈值法。

本发明的进一步技术方案是：在对图像进行复原步骤中，将放大M倍后的原始图像和放大(M+1)倍后的点扩散函数以及成像图像按相同的间隔取样，得到相应的矩阵。

本发明的技术方案是：构建一种毫米波图像的恢复***，包括对本底图像进行校正的平场校正模块、获取图像的点扩散函数的点扩散函数获取模块、对图像进行复原的图像恢复模块，所述平场校正模块通过本底图像获取平场图像，获取平场图像的平均像素值及每个像素的平均光感应系数，最后利用得到的平均本底图像及每个像素的平均光感系数进行平场校正；所述点扩散函数获取模块获取图像的点扩散函数：孔径成像图像的点扩散函数可表示为：

$h(x,y)=\left\{\begin{array}{c}K\frac{1}{2\mathrm{\π}{\mathrm{\σ}}^2}\exp (-\frac{x^2+y^2}{2{\mathrm{\σ}}^2}),(x,y)\∈C\\ 0,\mathrm{otherwise}\end{array}\right.$

其中，K为归一化常数，σ为方差，是一个正常数，C是***实现的平面域。

所述图像恢复模块对点扩散函数进行迭代，将迭代的结果与点扩散函数作用后得到对针孔图像的估计，同针孔图像进行比较，当两者的均方误差小于预先设定的阈值时，完成迭代。

本发明的进一步技术方案是：所述平场校正模块通过对多张本底图像平均获取平场图像。

本发明的进一步技术方案是：所述平场校正模块对每一幅平场图像与本底图像平均做差，然后对每一幅平场图像求取平均像素值，并得出每个像素的平均光感应系数。

本发明的进一步技术方案是：所述图像恢复模块工作中，迭代次数的确定采取均方误差阈值法。

本发明的进一步技术方案是：所述图像恢复模块将放大M倍后的原始图像和放大(M+1)倍后的点扩散函数以及成像图像按相同的间隔取样，得到相应的矩阵。

本发明的技术效果是：构建一种毫米波图像的恢复方法及***，包括以下步骤：平场校正：通过本底图像获取平场图像，获取平场图像的平均像素值及每个像素的平均光感应系数，最后利用得到的平均本底图像及每个像素的平均光感系数进行平场校正；获取图像的点扩散函数；对图像进行复原：对点扩散函数进行迭代，将迭代的结果与点扩散函数作用后得到对针孔图像的估计，同针孔图像进行比较，当两者的均方误差小于预先设定的阈值时，完成迭代。本发明的毫米波图像的恢复方法及***，可进行二次辨别，方便使用。使用时，工作人员就不需一直盯着监视器的屏幕，不仅可以减轻安检人员的劳动负担,提高安全检查的工作效率，更重要的是可以增强安全检查的可靠性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明技术方案进一步说明。

如图1所示，本发明的具体实施方式是：提供一种毫米波图像的恢复方法，步骤如下：

平场校正：通过本底图像获取平场图像，获取平场图像的平均像素值及每个像素的平均光感应系数，最后利用得到的平均本底图像及每个像素的平均光感系数进行平场校正。

具体实施过程如下：针孔成像CCD图像的平场校正方法，基于CCD相机摄取的M张本底图像，进行平均，获取平场图像，对每一幅平场图像与本底图像平均做差，然后对每一幅平场图像求取平均像素值，并得出每个像素的平均光感应系数，最后利用得到的平均本底图像及每个像素的平均光感系数，通过相应的算法公式对CCD图像进行平场校正，本技术方案毫米波针孔成像图像的平场校正方法的具体步骤如下：

1、获取M张本底图像A(x,y),就算出其像素平均值

$A=\frac{1}{M}\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i---\left(1\right)$

2、利用均匀光照亮拍摄获得一系列平场图像E(x，y)，并对每一幅平场图像与(1)中所得A做差，即有：

E_i＝e_i-A       (2)

其中，e_i为第i幅平场图像。

3、在获得N幅平场图像的基础上，对各平场图像求其平均像素值：

${\stackrel{\‾}{E}}_i=\frac{1}{m\×n}\underset{j,k}{\mathrm{\Σ}}E(j,k)---\left(3\right)$

其中：m×n是平场图像的像素总数，得出第i幅平场图像的光感应系数为

$K_i(j,k)=\frac{E_i(j,k)}{{\stackrel{\‾}{E}}_i}---\left(4\right)$

其中：E_i(j,k)为第i幅平场图像中像素位置为(j，k)的灰度值。

4、求得每个像素的平均光感应系数

$S(j,k)=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{K}_i(j,k)---\left(5\right)$

5、对图像g(x，y)进行平场校正，计算公式如下

$g(j,k)=\frac{e(j,k)-A}{S(j,k)}+A---\left(6\right)$

其中：e(j,k)为原始图像校正前像素坐标为(j，k)的灰度值。

获取图像的点扩散函数：基于毫米波孔径成像***中，每一个点光源作为输入输出光源时，因***结构复杂，影响***接收器的焦平面上发生作用的二维分布函数PSF(点扩散函数)的因素较多，其综合的结果使PSF趋于Gauss型，针孔成像CCD图像的点扩散函数可表示为：

$h(x,y)=\left\{\begin{array}{c}K\frac{1}{2\mathrm{\π}{\mathrm{\σ}}^2}\exp (-\frac{x^2+y^2}{2{\mathrm{\σ}}^2}),(x,y)\∈C\\ 0,\mathrm{otherwise}\end{array}\right.$

其中，K为归一化常数，σ为方差，是一个正常数，C是***实现的平面域。

对图像进行复原：对点扩散函数进行迭代，将迭代的结果与点扩散函数作用后得到对针孔图像的估计，同针孔图像进行比较，当两者的均方误差小于预先设定的阈值时，完成迭代。

具体实施过程如下：采用改进的Lucy‐Richardson算法对图像进行复原，该算法基于给定的点扩散函数进行迭代，对于三维成像，将放大M倍后的原始图像f(x，y)和放大(M+1)倍后的点扩散函数h(x,y)以及经平场校正后的成像图像g(x，y)按相同的间隔取样，得到相应的矩阵[g(i,j)]_{(I+K-1)×(J+L-1)}

算法的首次迭代估计为

$f_{i,j,1}=\underset{m=i}{\overset{e}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=j}{\overset{f}{\mathrm{\Σ}}}\frac{g_{m,n}{h}_{m-i+1,n-j+1}}{\underset{p=a}{\mathrm{\Σ}}\underset{q=e}{\mathrm{\Σ}}{h}_{m-p+1,n-q+1}}---\left(8\right)$

依次递进，第(t+1)次估计是第t次估计图像与一个校正图像的乘积，即

在式(8)与式(9)中，满足

a＝max(1,m‐K+1)；  b＝min(m,I)；  c＝max(1,n‐L+1)；  d＝min(n,J)；

e＝i+K‐1；      f＝j+L‐1；

i＝1,2,3,…,I；       j＝1,2,3,…,J.

迭代次数的确定采取均方误差阈值法，将第r+1次迭代的结果f_i,j,t+1与点扩散函数作用后得到对针孔图像的估计同真实针孔图像[g(i,j)]_{(I+K-1)×(J+L-1)}进行比较，当两者的均方误差小于预先去取定的阈值时，即可停止迭代。

如图1所示，本发明的具体实施方式是：构建一种毫米波图像的恢复***，包括对本底图像进行校正的平场校正模块1、获取图像的点扩散函数的点扩散函数获取模块2、对图像进行复原的图像恢复模块3，所述平场校正模块1通过本底图像获取平场图像，获取平场图像的平均像素值及每个像素的平均光感应系数，最后利用得到的平均本底图像及每个像素的平均光感系数进行平场校正；所述点扩散函数获取模块2获取图像的点扩散函数：孔径成像图像的点扩散函数可表示为：

$h(x,y)=\left\{\begin{array}{c}K\frac{1}{2\mathrm{\π}{\mathrm{\σ}}^2}\exp (-\frac{x^2+y^2}{2{\mathrm{\σ}}^2}),(x,y)\∈C\\ 0,\mathrm{otherwise}\end{array}\right.$

其中，K为归一化常数，σ为方差，是一个正常数，C是***实现的平面域；

所述图像恢复模块3对点扩散函数进行迭代，将迭代的结果与点扩散函数作用后得到对针孔图像的估计，同针孔图像进行比较，当两者的均方误差小于预先设定的阈值时，完成迭代。

本发明的技术效果是：构建一种毫米波图像的恢复方法及***，包括以下步骤：平场校正：通过本底图像获取平场图像，获取平场图像的平均像素值及每个像素的平均光感应系数，最后利用得到的平均本底图像及每个像素的平均光感系数进行平场校正；获取图像的点扩散函数；对图像进行复原：对点扩散函数进行迭代，将迭代的结果与点扩散函数作用后得到对针孔图像的估计，同针孔图像进行比较，当两者的均方误差小于预先设定的阈值时，完成迭代。本发明的毫米波图像的恢复方法及***，可进行二次辨别，方便使用。使用时，工作人员就不需一直盯着监视器的屏幕，不仅可以减轻安检人员的劳动负担,提高安全检查的工作效率，更重要的是可以增强安全检查的可靠性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种毫米波图像的恢复方法，步骤如下：

平场校正：通过本底图像获取平场图像，获取平场图像的平均像素值及每个像素的平均光感应系数，最后利用得到的平均本底图像及每个像素的平均光感系数进行平场校正；

获取图像的点扩散函数：孔径成像图像的点扩散函数可表示为：

$h(x,y)=\left\{\begin{array}{cc}K\frac{1}{2{\mathrm{\π\σ}}^2}\exp (-\frac{x^2+y^2}{2{\mathrm{\σ}}^2}),& (x,y)\∈C\\ 0,& \mathrm{otherwise}\end{array}\right.$

其中，K为归一化常数，σ为方差，是一个正常数，C是***实现的平面域。

对图像进行复原：对点扩散函数进行迭代，将迭代的结果与点扩散函数作用后得到对针孔图像的估计，同针孔图像进行比较，当两者的均方误差小于预先设定的阈值时，完成迭代。

2.根据权利要求1所述毫米波图像的恢复方法，其特征在于，在平场校正步骤中，通过对多张本底图像平均获取平场图像。

3.根据权利要求1所述毫米波图像的恢复方法，其特征在于，在平场校正步骤中，对每一幅平场图像与本底图像平均做差，然后对每一幅平场图像求取平均像素值，并得出每个像素的平均光感应系数。

4.根据权利要求1所述毫米波图像的恢复方法，其特征在于，在对图像进行复原步骤中，迭代次数的确定采取均方误差阈值法。

5.根据权利要求1所述毫米波图像的恢复方法，其特征在于，在对图像进行复原步骤中，将放大M倍后的原始图像和放大(M+1)倍后的点扩散函数以及成像图像按相同的间隔取样，得到相应的矩阵。

6.一种毫米波图像的恢复***，其特征在于，包括对本底图像进行校正的平场校正模块、获取图像的点扩散函数的点扩散函数获取模块、对图像进行复原的图像恢复模块，所述平场校正模块通过本底图像获取平场图像，获取平场图像的平均像素值及每个像素的平均光感应系数，最后利用得到的平均本底图像及每个像素的平均光感系数进行平场校正；所述点扩散函数获取模块获取图像的点扩散函数：孔径成像图像的点扩散函数可表示为：

$h(x,y)=\left\{\begin{array}{cc}K\frac{1}{2{\mathrm{\π\σ}}^2}\exp (-\frac{x^2+y^2}{2{\mathrm{\σ}}^2}),& (x,y)\∈C\\ 0,& \mathrm{otherwise}\end{array}\right.$

其中，K为归一化常数，σ为方差，是一个正常数，C是***实现的平面域。

所述图像恢复模块对点扩散函数进行迭代，将迭代的结果与点扩散函数作用后得到对针孔图像的估计，同针孔图像进行比较，当两者的均方误差小于预先设定的阈值时，完成迭代。

7.根据权利要求6所述毫米波图像的恢复***，其特征在于，所述平场校正模块通过对多张本底图像平均获取平场图像。

8.根据权利要求6所述毫米波图像的恢复***，其特征在于，所述平场校正模块对每一幅平场图像与本底图像平均做差，然后对每一幅平场图像求取平均像素值，并得出每个像素的平均光感应系数。

9.根据权利要求6所述毫米波图像的恢复***，其特征在于，所述图像恢复模块工作中，迭代次数的确定采取均方误差阈值法。

10.根据权利要求6所述毫米波图像的恢复***，其特征在于，所述图像恢复模块将放大M倍后的原始图像和放大(M+1)倍后的点扩散函数以及成像图像按相同的间隔取样，得到相应的矩阵。