專利名稱：非理想標靶情況下mtf參數(shù)測試方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及電子信息技術(shù)領域，尤其涉及一種非理想標靶情況下MTF參數(shù)測試方 法。
背景技術(shù)：
目前在軌道衛(wèi)星MTF (Modulation Transfer Function,衛(wèi)星圖像調(diào)制傳遞函數(shù)) 參數(shù)提取的方法都需要地面有配合的標靶或者有很規(guī)則的邊緣的圖像。地面標靶必須提前 在衛(wèi)星經(jīng)過的區(qū)域設置好，而且圖像采集受天氣和衛(wèi)星軌道的影響較大，如果利用其它地 物邊緣，對邊緣形狀和成像質(zhì)量要求較高，很多情況下比較難找到十分平直而理想的地物 邊緣，而衛(wèi)星在運行過程中，由于設備老化和其他方面的影響，傳感器性能在不斷的變化， 因此經(jīng)常進行在軌道衛(wèi)星的MTF參數(shù)測試顯得非常重要，但是同時MTF參數(shù)測試也因為需 要設置標靶而變得非常繁瑣和困難。例如當選取的目標圖像不是直線而是曲線時，傳統(tǒng)的 刃邊法提取MTF參數(shù)不能獲得合理的線擴展函數(shù)是不可行。 如何更廣泛地利用圖像中的邊緣信息，提高在軌道衛(wèi)星MTF參數(shù)測試的靈活性和 適應性是一個迫切需要解決的問題，有必要提供一種能夠利用復雜形狀地物的邊緣或能夠 利用非理想邊緣進行在軌道衛(wèi)星MTF參數(shù)測試的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種非理想標靶情況下MTF參數(shù)測試方法，克服現(xiàn)有技術(shù)
下，圖像采集利用特定其它地物邊緣，對邊緣形狀和成像質(zhì)量要求較高的缺點。 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn) —種非理想標靶情況下MTF參數(shù)測試方法，包括以下步驟 1)對特定的含有邊緣的遙感圖像基于圖像特征構(gòu)建權(quán)值圖，所述的圖像特征包 括拉普拉斯過零算子、圖像梯度的模、圖像梯度的方向、單位梯度的散度，這些特征都用代 價函數(shù)來描述，對于任意兩個相鄰像素(P，q)之間的代價用l(P，q)表示，l(P，q)的表達式 是 1 (p ， q) = wz fz (p) +wD fD (p ， q) +wG fG (p) +wdivfdiv (p) 在上式中fz(p)是拉普拉斯過零算子，f。(p，q)是圖像梯度的方向，fe(P)是圖像梯 度的模，fdiv(P)是單位梯度的散度。wz， wD， we和wdiv是上述四個參數(shù)相應的權(quán)值；
2)在邊緣上設置起始點和終止點，并基于動態(tài)規(guī)劃在權(quán)值圖里計算從起始點到中 止點的最短路徑； 3)在垂直于最短路徑的方向上每隔一定距離對圖像灰度值進行采樣形成邊緣擴 展函數(shù)，并對邊緣擴展函數(shù)進行擬合、求一次導數(shù)獲得線擴展函數(shù)，然后對線擴展函數(shù)做傅 立葉變換得到MTF曲線； 4)重復若干次步驟1-3，多次測量取平均值減少誤差。 本發(fā)明的有益效果為把基于圖像特征構(gòu)建權(quán)值圖、基于動態(tài)規(guī)劃搜索邊緣和基
3于邊緣計算MTF參數(shù)這三個方面結(jié)合在一起，不僅能夠在有標靶和邊緣理想的情況使用， 而且也可以利用形狀不十分規(guī)則的目標提取MTF參數(shù)；當目標圖像的邊緣形狀扭曲比較嚴 重的時候，比如南極的冰蓋，本發(fā)明所述的方法仍然能靈活的提取到邊緣擴展函數(shù)，進而獲 得傳感器的MTF參數(shù)；綜合運用了多種計算機視覺和計算機圖像學領域的先進技術(shù)，使用 戶可以通過半自動人機交互選擇少量控制點來控制MTF參數(shù)測試中邊緣擴展函數(shù)提取的 過程，使邊緣的選取更加的方便、靈活和準確。


圖1是本發(fā)明實施例所述的一種非理想標靶情況下MTF參數(shù)測試方法的流程圖；
圖2是本發(fā)明實施例所述的一種非理想標靶情況下MTF參數(shù)測試方法中圖像特征 對應的權(quán)值圖和在權(quán)值圖上搜索邊緣過程的示意圖； 圖3a是利用月亮邊緣使用本發(fā)明實施例所述的一種非理想標靶情況下邊緣搜索 的示意圖； 圖3b是利用本發(fā)明實施例1所述的一種非理想標耙情況下MTF參數(shù)測試方法時 經(jīng)邊緣擬合后得到的邊緣擴展函數(shù)的曲線示意圖； 圖3c是利用本發(fā)明實施例1所述的一種非理想標耙情況下MTF參數(shù)測試方法時 經(jīng)求導獲得到的線擴展函數(shù)的曲線示意圖； 圖3d是利用本發(fā)明實施例1所述的一種非理想標靶情況下MTF參數(shù)測試方法最 終得到的傳感器的MTF參數(shù)的曲線示意圖； 圖4a是利用南極冰蓋圖像使用本發(fā)明實施例所述的一種非理想標靶情況下邊緣 搜索的示意圖； 圖4b是利用本發(fā)明實施例2所述的一種非理想標耙情況下MTF參數(shù)測試方法時 經(jīng)邊緣擬合后得到的邊緣擴展函數(shù)的曲線示意圖； 圖4c是利用本發(fā)明實施例2所述的一種非理想標耙情況下MTF參數(shù)測試方法時 經(jīng)求導獲得到的線擴展函數(shù)的曲線示意圖； 圖4d是利用本發(fā)明實施例2所述的一種非理想標靶情況下MTF參數(shù)測試方法最 終得到的傳感器的MTF參數(shù)的曲線示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明實施例所述的一種非理想標耙情況下MTF參數(shù)測試方法，包括 以下步驟 1)對特定的含有邊緣的遙感圖像基于圖像特征構(gòu)建權(quán)值圖，所述的圖像特征包 括拉普拉斯過零算子、圖像梯度的模、圖像梯度的方向、單位梯度的散度，這些特征都用代 價函數(shù)來描述，對于任意兩個相鄰像素(P，q)之間的代價用l(P，q)表示，l(P，q)的表達式 是 1 (p ， q) = wz fz (p) +wD fD (p ， q) +wG fG (p) +wdivfdiv (p) 在上式中fz(p)是拉普拉斯過零算子，f。(p，q)是圖像梯度的方向，fe(P)是圖像梯 度的模，fdiv(P)是單位梯度的散度。UD，^和Wdiv是上述四個參數(shù)相應的權(quán)值，如圖2所
示，左邊為地物圖像，右邊為圖像特征所對應的權(quán)值圖，當權(quán)值圖中的方塊節(jié)點p = (2，3)且方塊節(jié)點q = (3， 3)時代價函數(shù)1 (p， q) = 8 ; 2)在邊緣上設置起始點和終止點，并基于動態(tài)規(guī)劃在權(quán)值圖里計算從起始點到中
止點的最短路徑(如圖2中由多個豎向和橫向帶箭頭的線段連接而成的路徑)； 3)在垂直于最短路徑的方向上每隔一定距離對圖像灰度值進行采樣形成邊緣擴
展函數(shù)，并對邊緣擴展函數(shù)進行擬合、求一次導數(shù)獲得線擴展函數(shù)，然后對線擴展函數(shù)做傅
立葉變換得到MTF曲線； 4)重復若干次步驟1-3，多次測量取平均值減少誤差。 步驟2中所定義的最短路徑是指使用鼠標點擊的當前點(起始點)和上一點(終 止點)之間的邊緣，基于動態(tài)規(guī)劃的路徑搜索總是與選擇控制點交互進行，這樣可以使用 戶判斷和觀察潛在的邊緣，當然也就可以完全控制邊緣提取的過程和準確度，這個優(yōu)點正 是刀刃法或脈沖法MTF參數(shù)測試所需要的，因為在大尺度和復雜背景的圖像中選取合適的 邊緣通常是非常困難的，而該方法基于高精度的半自動算法保證了邊緣提取的靈活性和準 確性。 步驟3利用步驟1-2所提取到的邊緣并基于頻率域與空域?qū)?shù)對應關(guān)系求取MTF
參數(shù)，該步驟與傳統(tǒng)方法相同所以不再贅述。 實施例1 :利用月亮邊緣提取傳感器的MTF參數(shù) 如圖3a所示，當成像設備沒有合適的標靶或目標作為提取MTF參數(shù)的參考時，可 以利用對月亮1邊緣所成的圖像來提取傳感器的MTF參數(shù)，人工設置的標靶一般都是平直 的區(qū)域或明顯的線狀目標，此時的邊緣擴展函數(shù)的提取非常容易，而月亮的邊緣是曲線，邊 緣擴展函數(shù)的提取就比較困難。本發(fā)明所述的方法首先利用鼠標選取邊緣的起始點和終止 點，隨后可以自動地搜索從起始點到終止點的合理邊緣并分段采樣生成邊緣擴展函數(shù)，然 后經(jīng)過邊緣擬合(如圖3b)、求導獲得線擴展函數(shù)(如圖3c)、傅立葉變換等階段直到獲得 傳感器的MTF參數(shù)(如圖3d)。 實施例2 :利用南極冰蓋圖像提取在軌道衛(wèi)星的MTF參數(shù) 在通常情況下，地面需要設置標靶，衛(wèi)星上的傳感器對利用標靶的成像可以測試 MTF參數(shù)。由于標靶圖像的設置需要地面配合，非常的不方便，尤其受到衛(wèi)星軌道和天氣變 化的影響。如圖4a所示，當沒有合適的標靶圖像作為參考的時候，可以基于本方法并利用 南極地區(qū)冰蓋2與海水3的交界處作為MTF參數(shù)提取的參考圖像。此時，最大的困難在于 南極冰蓋形狀一般不是十分規(guī)則，利用該方法可以比較容易地在復雜背景下準確獲得南極 冰蓋l的邊緣，有了邊緣就可以獲得邊緣擴展函數(shù)(如圖4b)、線擴展函數(shù)(如圖4c)，直到 最后求取相應的MTF參數(shù)(如圖4d)。
權(quán)利要求
一種非理想標靶情況下MTF參數(shù)測試方法，其特征在于，包括以下步驟1)對特定的含有邊緣的遙感圖像基于圖像特征構(gòu)建權(quán)值圖；2)在邊緣上設置起始點和終止點，并基于動態(tài)規(guī)劃在權(quán)值圖里計算從起始點到中止點的最短路徑；3)在垂直于最短路徑的方向上每隔一定距離對圖像灰度值進行采樣形成邊緣擴展函數(shù)，并對邊緣擴展函數(shù)進行擬合、求一次導數(shù)獲得線擴展函數(shù)，然后對線擴展函數(shù)做傅立葉變換得到MTF曲線；4)重復若干次步驟1-3，多次測量取平均值減少誤差。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非理想標靶情況下MTF參數(shù)測試方法，其特征在于所述的 圖像特征包括拉普拉斯過零算子、圖像梯度的模、圖像梯度的方向、單位梯度的散度，這些 特征都用代價函數(shù)來描述，對于任意兩個相鄰像素(P，q)之間的代價用l(P，q)表示，1(P， q)的表達式是<formula>formula see original document page 2</formula>在上式中f,(p)是拉普拉斯過零算子，f。(p，q)是圖像梯度的方向，fe(P)是圖像梯度的 模，fdiv(P)是單位梯度的散度。wz， wD， we和wdiv是上述四個參數(shù)相應的權(quán)值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種非理想標靶情況下MTF參數(shù)測試方法，其特征在于，包括以下步驟1)對特定的含有邊緣的遙感圖像基于圖像特征構(gòu)建權(quán)值圖；2)在邊緣上設置起始點和終止點，并基于動態(tài)規(guī)劃在權(quán)值圖里計算從起始點到中止點的最短路徑；3)在垂直于最短路徑的方向上每隔一定距離對圖像灰度值進行采樣形成邊緣擴展函數(shù)，并對邊緣擴展函數(shù)進行擬合、求一次導數(shù)獲得線擴展函數(shù)，然后對線擴展函數(shù)做傅立葉變換得到MTF曲線；4)重復若干次步驟1-3，多次測量取平均值減少誤差。本發(fā)明的有益效果為不僅能夠在有標靶和邊緣理想的情況使用，而且也可以利用形狀不十分規(guī)則的目標提取MTF參數(shù)，使邊緣的選取更加的方便、靈活和準確。
文檔編號G06T5/00GK101793599SQ201010134458
公開日2010年8月4日 申請日期2010年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月29日
發(fā)明者劉定生, 劉鵬 申請人:中國科學院對地觀測與數(shù)字地球科學中心