基于长曝光成像的动目标模糊图像等效仿真方法与装置

摘要

基于长曝光成像的动目标模糊图像等效仿真方法与装置属于一般的图像数据处理或产生领域中运动分析部分；该方法根据真实目标运动模糊图像，反推得到另一组参数，调整代用目标光强及运动速度、代用光学系统横向放大率及图像传感器曝光时间，并调整灰度值，获得跟真实运动模糊图像相同的结果；该装置采用曝光时间可调并能够实现长曝光时间成像的图像传感器，配合能够在代用光学系统视场范围内垂直装置光轴方向做二维运动的代用目标；该方法和装置能够用低温目标或可见光目标等效代替高温目标，用低速运动配合长曝光时间等效代替高速运动，不仅使实验难度得到降低，实验安全性得到提高，而且容易获得多组实验数据，实验成本大幅降低。

主权项

基于长曝光成像的动目标模糊图像等效仿真方法，其特征在于所述方法步骤如下：a、真实场景中，静态时目标函数为f(x)，垂直光轴的运动速度为v(t₁)，光学系统横向放大率为β₁，图像传感器曝光时间为t_e，真实动目标模糊图像f₁(x)为：$f_1\left(x\right)=\underset{0}{\overset{t_e}{\int }}f(x-\underset{0}{\overset{t}{\int }}{\beta }_{1}v\left(t_1\right){\mathrm{dt}}_1)\mathrm{dt};$b、在等效仿真系统中，代用光学系统横向放大率为β₂，代用目标光强是真实目标光强的1／m，根据：$f_1\left(x\right)=\underset{0}{\overset{t_e}{\int }}f(x-\underset{0}{\overset{t}{\int }}{\beta }_{1}v\left(t_1\right){\mathrm{dt}}_1)\mathrm{dt}=\underset{0}{\overset{t_e}{\int }}f(x-\underset{0}{\overset{t}{\int }}{\beta }_2\frac{v\left(t_1\right)}{n}d\frac{{\beta }_1}{{\beta }_2}{\mathrm{nt}}_1)\mathrm{dt}$令$\frac{{\beta }_1}{{\beta }_2}{\mathrm{nt}}_1={t_1}^{\prime },$则：$f_1\left(x\right)=\underset{0}{\overset{t_e}{\int }}f(x-\underset{0}{\overset{\frac{{\beta }_1}{{\beta }_2}\mathrm{nt}}{\int }}{\beta }_2\frac{v\left(t_1\right)}{n}{{\mathrm{dt}}_1}^{\prime })\mathrm{dt}=\underset{0}{\overset{t_e}{\int }}\frac{{\beta }_2}{n{\beta }_1}f(x-\underset{0}{\overset{\frac{{\beta }_1}{{\beta }_2}\mathrm{nt}}{\int }}{\beta }_2\frac{v\left(t_1\right)}{n}{{\mathrm{dt}}_1}^{\prime })d\frac{{\beta }_1}{{\beta }_2}\mathrm{nt}$令$\frac{{\beta }_1}{{\beta }_2}\mathrm{nt}=t^{\prime },$则：$f_1\left(x\right)=\frac{{\beta }_2}{n{\beta }_1}\underset{2}{\overset{\frac{{\beta }_1}{{\beta }_2}{\mathrm{nt}}_e}{\int }}f(x-\underset{0}{\overset{t^{\prime }}{\int }}{\beta }_2\frac{v\left(t_1\right)}{n}{{\mathrm{dt}}_1}^{\prime }){\mathrm{dt}}^{\prime }=\frac{{\mathrm{m\beta }}_2}{{\mathrm{n\beta }}_1}\underset{0}{\overset{\frac{{\beta }_1}{{\beta }_2}{\mathrm{nt}}_e}{\int }}\frac{1}{m}f(x-\underset{0}{\overset{t^{\prime }}{\int }}{\beta }_2\frac{v\left(t_1\right)}{n}{{\mathrm{dt}}_1}^{\prime }){\mathrm{dt}}^{\prime }$令$v^{\prime }\left(t_1\right)=\frac{v\left(t_1\right)}{n},f^{\prime }\left(x\right)=\frac{f\left(x\right)}{m},$则：$f_1\left(x\right)=\frac{{\mathrm{m\beta }}_2}{{\mathrm{n\beta }}_1}\underset{0}{\overset{\frac{{\beta }_1}{{\beta }_2}{\mathrm{nt}}_e}{\int }}{f}^{\prime }(x-\underset{0}{\overset{t^{\prime }}{\int }}{\beta }_2{v}^{\prime }\left(t_1\right){{\mathrm{dt}}_1}^{\prime }){\mathrm{dt}}^{\prime }$结合等效仿真系统中代用目标速度取值范围和代用图像传感器的曝光时间取值范围，代用目标光强与真实目标光强的关系，以及真实光学系统横向放大率β₁和代用光学系统横向放大率β₂，设定等效仿真系统中代用目标垂直光轴的运动速度为v′(t₁)=v(t₁)／n，代用图像传感器曝光时间为t_e′=β₁nt_e／β₂；c、在等效仿真系统中，利用第b步设定的参数，代用图像传感器对代用目标曝光成像，得到与真实动目标模糊图像f₁(x)系数不同，函数分布形式相同的等效仿真图像f′₁(x)：${f^{\prime }}_1\left(x\right)=\frac{{\mathrm{n\beta }}_1}{{\mathrm{m\beta }}_2}{f}_1\left(x\right).$