成像制導中氣動光學畸變測量及圖像校正方法研究.pdf

1、飛行器在高超聲速條件下采用成像制導時，飛行器與來流作用引起的氣動光學效應是制約成像末制導精度的首要因素，氣動光學效應的核心影響又表現(xiàn)為對目標光傳輸?shù)挠绊?，受到影響的光波面?jīng)過成像系統(tǒng)成像為失真的目標圖像從而降低制導精度，因此研究氣動光學效應中光傳輸影響的大小—即波前畸變測量以及運用測量的畸變波前結果對目標圖像進行校正對成像制導精度的提高具有重要意義。本文采用了實驗的研究方法對波前畸變的測量進行研究，完善了一種新型的波前測量傳感器—BOS

2、-WS(BOS-based Wavefront Sensor)，對該方法進行了驗證性實驗；提出了一種結合實驗氣動光學失真圖像的校正理論，并結合畸變波前測量的特點提出了一種幾何光學傳遞函數(shù)的計算方法，運用基于光學傳遞函數(shù)校正方法對畸變目標圖像進行校正；最后利用BOS-WS測量的畸變波前差分得到偏移矩陣，并結合數(shù)字圖像校正方法對失真圖像進行了校正。
　　本文首先介紹了成像制導氣動光學效應研究的基本內容、波前畸變測量方法和圖像校正基本方

3、法：介紹了目前國內外使用的進行氣動光學效應畸變波前測量的傳感器和對退化目標圖像進行校正的基本理論和校正方法，并分析了波前測量方法和圖像校正方法的研究現(xiàn)狀。
　　其次，本文介紹了運用成像制導中氣動光學效應波前測量的研究設備。介紹了一種低噪聲風洞設備，并針對其流場參數(shù)進行了詳細的闡述。詳細地介紹了基于納米粒子的平面激光散射技術（Nano-tracer Planar Laser Scattering，NPLS），這是一種超聲速流場精細結

4、構測試技術，可用于顯示不同流場結構對于光傳輸?shù)挠绊懀瑫r也可用該系統(tǒng)的NPLS-WT(NPLS-baesd Wavefront Technique)技術測量流場波前，并與本文重點研究的波前測量技術進行對比。對一種新型的波前測量技術—基于BOS(Backgroud Oriented Schlieren)波前傳感器（BOS-WS）進行了理論推導，并就其布局參數(shù)進行了歸一化，使其布局更加規(guī)范化并且易于操作；然后針對BOS-WS兩種不同模式的靈

5、敏度和空間粉率的相互關系以及對誤差的影響進行了實驗研究，結果表明，使用BOS-WS系統(tǒng)進行波前測量時需要結合被測物的折射率梯度選擇合適的布局參數(shù)以使誤差最小化。
　　再次，針對退化圖像的校正提出了兩種校正方法：1）基于光學傳遞函數(shù)的濾波圖像校正方法。構建了基于光學傳遞函數(shù)的圖像濾波理論基礎，利用 BOS-WS波前傳感器的測量特點提出了一種能快速計算系統(tǒng)幾何光學傳遞函數(shù)的計算方法，同時利用重構的波前計算了波動光學傳遞函數(shù)。最后利用計