本技術(shù)涉及空間探測(cè)，尤其涉及一種用于消除探測(cè)圖像中電磁干擾噪聲的方法及電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、在利用探測(cè)器對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行探測(cè)時(shí)，探測(cè)器返回的信號(hào)中大多耦合有因探測(cè)器本身或周圍設(shè)備引入的電磁干擾，具體表現(xiàn)在圖像上是大致呈條紋狀的噪聲，形成干擾條紋，受這些干擾條紋影響，探測(cè)器像素讀數(shù)會(huì)發(fā)生變化，其影響的大小和周期由干擾源的性質(zhì)決定。

2、為消除這種電磁干擾，可采用的技術(shù)手段主要有以下幾種：利用電磁屏蔽技術(shù)減少電磁干擾、利用接地技術(shù)消除電磁干擾、利用布線技術(shù)改善電磁干擾、利用濾波技術(shù)降低電磁干擾等。其中慣用的處理方式是在硬件上對(duì)探測(cè)器進(jìn)行電磁屏蔽或電路接地，可在一定程度上改善電磁干擾的問(wèn)題。

3、但是，在某些特殊情況下，以上操作不再適用，主要原因在于：

4、第一，實(shí)際中，在硬件上很難做到徹底的電磁屏蔽，特別是在探測(cè)器需與復(fù)雜電路或大功率電機(jī)設(shè)備同時(shí)運(yùn)行時(shí)，探測(cè)器的電磁屏蔽變差。這一點(diǎn)在天文觀測(cè)中尤其明顯，探測(cè)器（如ccd探測(cè)器或cmos探測(cè)器）工作的同時(shí)，用于驅(qū)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡工作的電機(jī)始終處于工作狀態(tài)，為探測(cè)器散熱的風(fēng)扇始終處于工作狀態(tài)，都可導(dǎo)致探測(cè)器的電磁屏蔽變差；

5、第二，在特殊環(huán)境中，要實(shí)現(xiàn)有效的電磁屏蔽或接地操作，成本及維護(hù)投入可能會(huì)非常高，例如，在南北極等惡劣環(huán)境中使用探測(cè)器進(jìn)行天文觀測(cè)時(shí)、利用搭載有探測(cè)器的空間成像衛(wèi)星進(jìn)行空間測(cè)探時(shí)，硬件上的探測(cè)器電磁屏蔽難度高，并且，在長(zhǎng)周期的工作運(yùn)行中電磁屏蔽容易失效，如果失效，對(duì)天文觀測(cè)或空間探測(cè)的成像過(guò)程將造成相當(dāng)?shù)挠绊憽?/p>

6、此外，不同于上述依賴硬件的手段，目前還有可通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)的探測(cè)器圖像質(zhì)量改善方法，大致原理是：探測(cè)器對(duì)目標(biāo)進(jìn)行多次拍攝，得到多幅圖像（含干擾條紋），對(duì)多幅圖像進(jìn)行“中位數(shù)疊加”處理，最終可得到一幅探測(cè)圖像（不含干擾條紋），可達(dá)到去除探測(cè)圖像中的噪聲的目的。

7、但是，這種基于多幅圖像進(jìn)行中位數(shù)疊加的方法，存在以下缺點(diǎn)：

8、首先，該方法要求對(duì)同一目標(biāo)進(jìn)行多次拍攝，顯然只拍攝一次無(wú)法實(shí)施該方法，如果拍攝次數(shù)太少，圖像數(shù)量太少，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高精度的處理，將形成殘余效應(yīng)，而天文探測(cè)過(guò)程，探測(cè)器的拍攝時(shí)間長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)多次拍攝也會(huì)噪聲時(shí)間成本的浪費(fèi)；

9、其次，利用中位數(shù)疊加的方法本質(zhì)上是要求同一像素在大部分時(shí)間內(nèi)不被干擾信號(hào)所覆蓋，這需要對(duì)干擾信號(hào)出現(xiàn)的模式進(jìn)行嚴(yán)格控制，才能最終得到一幅不存在干擾條紋的圖像。一種情況是，如果拍攝到的多張圖像中每張圖像上的干擾條紋的位置和強(qiáng)度都是固定的，那么中位數(shù)疊加法將失效。

10、由于中位數(shù)疊加法的上述缺陷，使用該方法進(jìn)行環(huán)境探測(cè)時(shí)，對(duì)探測(cè)器的穩(wěn)定性控制要求較高，對(duì)處理器的算力要求較高，且容易出現(xiàn)殘余效應(yīng)，探測(cè)結(jié)果可靠性低，實(shí)用性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本技術(shù)實(shí)施例提供一種用于消除探測(cè)圖像中電磁干擾噪聲的方法及電子設(shè)備，可以提高噪聲的濾除效果，提升探測(cè)圖像的成像質(zhì)量。

2、本技術(shù)實(shí)施例提供一種用于消除探測(cè)圖像中電磁干擾噪聲的方法，包括：獲取探測(cè)器對(duì)天文環(huán)境的探測(cè)信號(hào)，其中，探測(cè)信號(hào)包括過(guò)掃描overscan區(qū)域內(nèi)各像素點(diǎn)的探測(cè)值和感光區(qū)域內(nèi)各像素點(diǎn)的探測(cè)值；從探測(cè)信號(hào)中提取overscan區(qū)域內(nèi)各像素點(diǎn)的探測(cè)值，并依據(jù)探測(cè)值的時(shí)域輸出次序，生成電磁干擾噪聲的探測(cè)序列；根據(jù)探測(cè)序列在時(shí)域上的分布屬性對(duì)探測(cè)序列進(jìn)行建模分析，以確定探測(cè)環(huán)境中電磁干擾噪聲在時(shí)域上包含的正弦分布和高斯分布兩部分；對(duì)電磁干擾噪聲進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，以構(gòu)建電磁干擾噪聲在時(shí)域的電磁干擾模型，電磁干擾模型包括正弦函數(shù)和高斯函數(shù)；根據(jù)overscan區(qū)域內(nèi)各像素點(diǎn)的探測(cè)值，確定電磁干擾模型中正弦函數(shù)和高斯函數(shù)中的相關(guān)參數(shù)的值；基于電磁干擾模型，對(duì)感光區(qū)域內(nèi)各像素點(diǎn)的探測(cè)值進(jìn)行去噪處理，用于生成天文環(huán)境的探測(cè)圖像。

3、可選地，根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的方法，探測(cè)器包括以下至少一種：在天文望遠(yuǎn)鏡中安裝的探測(cè)器、在空間成像衛(wèi)星中搭載的探測(cè)器、在惡劣環(huán)境中使用的探測(cè)器、ccd探測(cè)器、cmos探測(cè)器。

4、可選地，根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的方法，對(duì)電磁干擾噪聲進(jìn)行數(shù)學(xué)建模之前，方法還包括：對(duì)探測(cè)序列進(jìn)行分解處理，得到一個(gè)或多個(gè)脈沖信號(hào)鏈，不同脈沖信號(hào)鏈具有不同的頻率和振幅。

5、可選地，根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的方法，方法還包括：獲取探測(cè)器所處探測(cè)環(huán)境中一個(gè)或多個(gè)硬件設(shè)備對(duì)應(yīng)的干擾特性信息；將分解處理得到的一個(gè)或多個(gè)脈沖信號(hào)鏈與一個(gè)或多個(gè)硬件設(shè)備對(duì)應(yīng)的干擾特性信息進(jìn)行匹配處理，將匹配成功的硬件設(shè)備確定為探測(cè)器的干擾源。

6、可選地，根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的方法，電磁干擾噪聲在時(shí)域的電磁干擾模型采用如下形式：

7、

8、其中，t為探測(cè)值的輸出次序，i(t)為第t個(gè)探測(cè)值對(duì)應(yīng)的噪聲干擾值，i0為探測(cè)環(huán)境中本底噪聲的干擾值，下標(biāo)i表示第i個(gè)脈沖信號(hào)鏈，n為正整數(shù)，ai為第i個(gè)脈沖信號(hào)鏈的振幅，ωi和αi分別為第i個(gè)脈沖信號(hào)鏈中正弦部分的頻率和相位，σi和βi分別為第i個(gè)脈沖信號(hào)鏈中高斯部分的寬度和位移。

9、可選地，根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的方法，根據(jù)探測(cè)序列在時(shí)域上的分布屬性對(duì)探測(cè)序列進(jìn)行建模分析，包括：對(duì)探測(cè)序列進(jìn)行分解處理，得到一個(gè)或多個(gè)脈沖信號(hào)鏈，不同脈沖信號(hào)鏈具有不同的頻率和振幅；對(duì)分解得到的各個(gè)脈沖信號(hào)鏈進(jìn)行建模分析，其中，令部分或全部脈沖信號(hào)分別包含正弦部分和高斯部分，以構(gòu)建各個(gè)脈沖信號(hào)鏈的擬合函數(shù)；基于各個(gè)脈沖信號(hào)鏈的擬合函數(shù)，構(gòu)建探測(cè)序列的數(shù)學(xué)模型；確定探測(cè)序列的數(shù)學(xué)模型與探測(cè)序列的分布屬性相匹配。

10、可選地，根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的方法，單個(gè)脈沖信號(hào)鏈的擬合函數(shù)采用如下形式：

11、

12、其中，下標(biāo)i表示第i個(gè)脈沖信號(hào)鏈，t為探測(cè)值的輸出次序，ii(t)為第i個(gè)電磁干擾對(duì)第t次輸出的干擾值，ai是第i個(gè)脈沖信號(hào)鏈的振幅，ωi和αi分別為第i個(gè)脈沖信號(hào)鏈中正弦部分的頻率和相位，σi和βi分別為第i個(gè)脈沖信號(hào)鏈中高斯部分的寬度和位移。

13、本技術(shù)實(shí)施例提供一種電子設(shè)備，電子設(shè)備包括處理器以及存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序指令的存儲(chǔ)器；處理器執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序指令時(shí)實(shí)現(xiàn)如上的方法的步驟。

14、本技術(shù)實(shí)施例提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序指令，計(jì)算機(jī)程序指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述的方法的步驟。

15、本技術(shù)實(shí)施例提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品中包括計(jì)算機(jī)程序指令，所述計(jì)算機(jī)程序指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述的方法的步驟。

16、采用本技術(shù)的實(shí)施例，通過(guò)獲取探測(cè)器overscan區(qū)域的內(nèi)各像素點(diǎn)探測(cè)值，再依據(jù)探測(cè)值的時(shí)域輸出次序，生成電磁干擾噪聲的探測(cè)序列，之后，針對(duì)探測(cè)序列在時(shí)域上的分布屬性對(duì)探測(cè)序列進(jìn)行建模分析，在確定出探測(cè)環(huán)境中電磁干擾噪聲在時(shí)域上包含的正弦分布和高斯分布兩部分后，通過(guò)構(gòu)建包括正弦函數(shù)和高斯函數(shù)的電磁干擾模型，并結(jié)合overscan區(qū)域內(nèi)各像素點(diǎn)的探測(cè)值，確定電磁干擾模型中正弦函數(shù)和高斯函數(shù)中的相關(guān)參數(shù)的值，得到包括具體參數(shù)的電磁干擾模型，基于該電磁干擾模型，可以準(zhǔn)確地表示出電磁干擾噪聲的實(shí)際波動(dòng)情況，以便于在去噪處理的過(guò)程中，精確地確定出感光區(qū)域中每個(gè)像素點(diǎn)的對(duì)應(yīng)的電磁干擾的干擾值，經(jīng)過(guò)去噪處理后，可以生成清晰的天文環(huán)境的探測(cè)圖像。在本技術(shù)實(shí)施例中，針對(duì)探測(cè)圖像的去噪任務(wù)，無(wú)需探測(cè)器多次拍攝、也無(wú)需增加額外的硬件屏蔽設(shè)備，有效降低了去噪成本，而且由于overscan區(qū)域的探測(cè)值具有足夠的數(shù)量，即使是單次的拍攝任務(wù)，該電磁干擾模型也具有足夠的準(zhǔn)確性，保障電磁干擾噪聲的濾除效果，以及提升探測(cè)圖像的成像質(zhì)量，為后續(xù)的分析天文數(shù)據(jù)提供了更為清晰和準(zhǔn)確的圖像基礎(chǔ)。