各向异性大气湍流中成像仿真研究

崔林艳

摘 要： 大气湍流降低成像质量， 一直以来是制约远距离光电成像探测的瓶颈问题。 通过对大气湍流中成像仿真进行研究， 一方面可以评估光电成像探测系统性能， 同时还可以为图像处理算法验证、 目标识别等提供测试数据。 本文主要针对各向异性非Kolmogorov大气湍流中成像仿真开展研究， 通过利用图像处理和各向异性非Kolmogorov大气湍流理论成像模型相结合的方法， 实现了综合考虑各向异性系数、 成像波长、 接收器孔径、 传播路径等物理参量的各向异性湍流中成像快速仿真。 通过与随机相位屏仿真方法和图像处理成像仿真方法分别从仿真时间和仿真精度两个方面进行对比分析， 结果表明本文方法仿真时间短， 同时也能较好地反映大气湍流对光学成像系统的影响。

关键词： 各向异性； 大气湍流； 湍流谱指数； 图像畸变； 图像模糊

中图分类号： P427.1； TN29 文献标识码： A文章编号： 1673-5048（2018）03-0058-06

0 引 言

大气湍流中探测成像时， 湍流退化效应会造成图像的模糊、 畸变， 影响成像质量和成像系统性能。 通过对大气湍流中成像进行仿真， 模拟大气湍流的不同退化效应， 可以预测和评估光电成像探测系统性能， 同时还可以为图像质量评估、 图像处理算法验证、 目标识别等提供测试数据。

目前大气湍流中成像仿真方法主要是针对经典的Kolmogorov大气湍流展开的， 大致可分为基于随机相位屏的成像仿真方法[1-2]、 图像处理成像仿真方法[3]和图像处理与湍流物理模型相结合的成像仿真方法[4-6]三类。……