题目：湍流气动光学效应降晰函数建模分析及退化图像校正研究

高超声速导弹在大气层内进行光学成像探测时，将产生十分严重的气动光学效应，从而引起视线误差、像点跳动与像模糊，气动光学效应的存在严重影响了高速导弹光学成像探测性能，已成为制约高性能导弹发展的技术瓶颈。本论文以湍流流场数据为依托，研究了湍流气动光学效应降晰函数建模分析及退化图像校正问题，为气动光学效应机理研究提供新理论与新方法。为我国精确红外末制导气动光学效应提供技术支持。 主要研究内容如下： 以湍流流场计算数据为基础，分析了湍流流场特性；详细讨论了湍流气动光学效应计算模型—统计模型，为湍流气动光学效应降晰函数建模分析提供数学依据。 重点研究了湍流气动光学效应降晰函数建模理论和方法，首先讨论了常用的降晰函数的概念和几种形式，研究了湍流气动光学效应降晰函数的特征，Banish提出的降晰函数计算方法是湍流气动光学作用的综合反映模型：一项描述了湍流效应，一项是衍射系统效应。由此建立湍流气动光学效应降晰函数模型，并用海事卫星图进行了仿真试验。提出通过对海事卫星图两幅图像之间的欧氏距离的分析，验证模型的有效性。 研究降晰函数的目的是为了更好地实现退化图像的校正，论文系统分析了图像反卷积的模型及性质，图像复原主要涉及三个方面的内容：退化图像的成像模型、图像复原算法和复原图像的评价标准。给出了几种经典的逆滤波原理和方法及优缺点。选择合适的气动光学效应湍流退化图像复原方法以及图像质量评价准则。由于飞行器在大气层中飞行时，采集到的图像会受到噪声和干扰的影响，结合二维图像小波变换原理，给出了小波变换用于湍流退化图像噪声清除原理和具体实现步骤，为湍流退化图像分析提供预处理。 详细研究了基于湍流气动光学效应退化模型的最小二乘降晰函数辨识法，共轭梯度法初值的选取和迭代次数的设置将使降晰函数辨识的结果受到影响，通过拟合每两次迭代过程中辨识得到的降晰函数差的二阶范数与迭代次数关系，对共轭梯度法初值选取和迭代次数的设置做了改进。实验结果表明了改进后的方法有利于更精确地实现气动光学效应降晰函数辨识，同时从拟合关系图也验证了所建湍流气动光学效应降晰函数模型的准确性。 深入探讨了气动光学效应湍流退化序列图像盲复原算法。对湍流气动光学效应退化序列仿真图像的处理提出了一种基于图像相关性的序列图像复原新算法：在气动光学效应湍流退化降晰函数模型分析的基础上，结合降晰函数辨识法LS法，对两帧相关的序列图像实现辨识降晰函数时，为了克服降晰函数辨识可能带来的误差，将两帧连续图像降晰函数辨识结果差的二阶范数作为约束项，将此约束项作为两帧相关的序列图像的质心偏移和旋转偏移的校正依据。由于风洞实验图像可看作是小目标图像，因此对其处理提出了基于相关性序列小目标运动跟踪新算法：在相关序列图像的基础上，通过滤波技术，结合“小波变换的背景融合”算法，得到对运动目标背景的估计。以此估计背景为基础进行运动小目标的估计、灰度质心计算，实现运动目标的跟踪。