TDI成像的像移自配准方法

摘要

TDI成像的像移自配准方法，涉及光电探测成像领域，解决现有像移补偿方法增加成像系统的设计难度、复杂度及成本，并且存在补偿范围小、精度低以及实时性差等问题，本发明基于像移速度得到图像传感器每帧像素的位置偏差，在数字域TDI过程中，根据偏差值进行行列配准和对位累加，从而实现在TDI的同时完成像素级像移补偿的目的。其中像移速度矢的角度偏差通过列向配准来调整；像移速度矢的速度大小偏差通过行向配准来调整。本发明采用设计的像移自配准方法在扫描成像的时间延迟积分过程中实现配准像素的对位累加，依赖于灵活的数字域操作，从而简单有效地实现不同像移方向和像移速度大小情形下的TDI相机扫描清晰成像。

主权项

TDI成像的像移自配准方法，构建像移自配准算法理论模型，其特征是，该方法由以下步骤实现：步骤一、实时采集当前帧图像P_i+1(m,n)，并计算得到当前帧图像的像移量S_P(i)对应的像素个数Δn(i)，用公式表示为：$\Delta n\left(i\right)=\frac{S_P\left(i\right)}{a}$其中，a为像元尺寸；步骤二、判断步骤一中所述的像素个数Δn(i)是否为整数，如果是，则执行步骤三，如果否，则进行图像插值，用公式表示为：$P_{i+1}^{\prime }(m,n)=\left\{\begin{array}{cc}\begin{array}{c}\alpha \left(i\right)P_i^{\prime }(m+\Delta \beta (i),n)+...\\ ...+[1-\alpha \left(i\right)]P_{i+1}(m,n)\end{array},& m\in R[1,n_{lines}-\Delta \beta \left(i\right)]\\ \begin{array}{c}\alpha \left(i\right)P_{i+1}(m-1,n)+...\\ ...+[1-\alpha \left(i\right)]P_{i+1}(m,n)\end{array},& m\in R[n_{lines}-\Delta \beta \left(i\right)+1,n_{lines}]\end{array}\right.$式中：α(i)＝rem(Δn(i))β(i)＝int(Δn(i))Δβ(i)＝β(i)‑β(i‑1)；步骤三、采用向上追溯l个邻近帧的方法插值计算缺失像素值，其表达式如下：式中，x和k为中间变量，M表示积分级数；$P_{i+j+1}^{\prime }(m,n)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{\underset{k=0}{\overset{3}{\Sigma }}{P}_{i+j-k}[1+\underset{x=1}{\overset{k+1}{\Sigma }}\beta (i+j-x),n]}{l},& M\ge l\\ \frac{P_{i+j-k}[1+\underset{x=2}{\overset{M}{\Sigma }}\beta (i+j-x),n]}{M},& M<l\end{array}\right.;$步骤四、插值完成后与上一帧像素矩阵叠加，得到时间延迟积分后的第i帧像素矩阵P″_i+1：$P_{i+1}^{\prime \prime }(m,n)=\left\{\begin{array}{cc}{P}_i^{\prime \prime }(m+\Delta \beta (i),n)+P_{i+1}^{\prime }(m,n),& m\in R[1,n_{lines}-\Delta \beta \left(i\right)]\\ P_{i+1}^{\prime }(m,n),& m\in R[n_{lines}-\Delta \beta \left(i\right)+1,n_{lines}]\end{array}\right.;$步骤五、每个帧周期将第一行累加数据输出作为像移自配准的M级积分值，得到第i个帧周期的M级积分图像，用公式表示为：$O_{M,i}\left(n\right)=\underset{j=0}{\overset{\beta (i-M+1)}{\Sigma }}\left\{\begin{array}{c}{P}_{i-M+1}[M\beta (i-M+1)-j,n]+\\ \underset{x=1}{\overset{M-1}{\Sigma }}{P}_{i-M+1+x}^{\prime }[(M-x)\beta (i-M+1)-j,n]\end{array}\right\};$实现在TDI的同时完成像移的自配准。