湍流模糊图像复原：基于大气相干长度的方法

"基于大气相干长度的湍流模糊图像复原" 在光学遥感和天文学领域，地面望远镜观测到的空间目标图像常常受到大气湍流的影响，导致成像质量下降，图像变得模糊。大气湍流是由于大气层中温度、压力和风速的不均匀变化，使得光波传播路径发生随机变化，进而引起光波前的畸变。这种畸变效应被称为大气折射，它会使原本清晰的点光源在观测图像中扩展成一个模糊的光斑，即点扩展函数（PSF，Point Spread Function）。 本文提出了一种基于大气相干长度的湍流点扩展函数估计方法来解决这一问题。大气相干长度是描述大气湍流影响光波相干性的关键参数，它与光波通过大气的平均自由程有关。在实际应用中，通常难以直接测量大气相干长度，但该方法通过理论推导，结合Sobel边缘检测算法，能够在无需直接测量的情况下估计出这一参数。 首先，利用Sobel算子对经过相同次数迭代的盲卷积复原图像进行像质评价。Sobel算子是一种常用的边缘检测方法，可以有效地识别图像中的边缘信息，从而评估图像的清晰度。通过对多张复原图像的比较，可以找到对应于最佳像质的大气相干长度。 接下来，将找到的最佳大气相干长度代入点扩展函数的估计公式中，得到更精确的点扩展函数模型。这个更精确的模型能够更好地描述大气湍流对成像的影响，从而提高图像复原的准确性。 最后，利用优化后点扩展函数对湍流模糊的图像进行盲卷积复原处理。盲卷积复原是一种逆过程，旨在通过已知的点扩展函数恢复原始图像。经过这一过程，可以得到目标的清晰复原图像。 实验结果显示，该方法在多种像质评价指标下表现良好，表明它在不需要实际测量大气相干长度的情况下，也能实现较为理想的图像复原效果。这种方法对于提升地面望远镜的观测能力，尤其是在光学遥感和天文观测等领域，具有重要的实践意义。