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天文电荷耦合器件图像过饱和现象抑制方法

阅读:43发布:2020-05-11

专利汇可以提供天文电荷耦合器件图像过饱和现象抑制方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种天文电荷 耦合器 件图像过饱和现象抑制方法,用于解决现有的天文全 帧 CCD图像过饱和亮线去除方法没有考虑泊松冲击噪声影响的技术问题。技术方案是根据背景噪声与 恒星 、泊松噪声的灰度特性建立统计模型,利用次序统计量的方法使得估计背景参数时仅利用背景的灰度信息,消除了恒星和泊松噪声的影响,使得本方法具有稳健性,能适用于有泊松噪声的情况,在恒星较多的天文图像中和高动态范围图像中也有很好的性能。,下面是天文电荷耦合器件图像过饱和现象抑制方法专利的具体信息内容。

1.一种天文电荷耦合器件图像过饱和现象抑制方法,其特征在于包括下述步骤:
(a)根据CCD工作时电荷转移的方向,对天文电荷耦合器件图像方向进行归一化,根据
输入的CCD电荷转移方向,对天文电荷耦合器件图像进行旋转,使得天文电荷耦合器件图像列的方向为CCD电荷转移方向,且天文电荷耦合器件图像每一列从上至下为CCD的电荷转移的顺序;
(b)对于方向归一化之后的天文电荷耦合器件图像,设定其大小为m行n列,对图像中
任意一列i,该列的像素点灰度分布满足:
p(I,i)=P(T)pT(I)+P(S)pS(I)+P(DC)pdc(I,i) (1)
式中,P(T)为像素点出现恒星的概率,pT(I)为出现恒星是像素点灰度的概率密度
数,P(S)为像素点出现冲击噪声的概率,ps(I)为出现冲击噪声时像素点灰度的概率密度函数,P(DC)为该点仅有暗电流噪声的概率,pdc(I,i)为第i列像元仅有暗电流噪声时第i列像素点灰度的概率密度函数,σ2为暗电流噪声方差,μ(i)为暗电流噪声均值;
令η为拍摄天文电荷耦合器件图像时受到星光辐射的像元和出现冲击噪声像元所占
比例的上确界,此时对天文电荷耦合器件图像中的任意一列i,该列像元的灰度值分别为Ii1;Ii2;...;Iim;,取其次序统计量Ii(1);Ii(2);...;Ii(m),(Ii(1)≤Ii(2)≤...≤Ii(m)),此时,令
式中, 表示向下去整;此时,是第i列噪声均值的渐进无偏估计量,用 表征第i列
的暗电流平均强度;
(c)估计出第i列的暗电流噪声强度之后,对该列的每一个像元,将该列像元的灰度值
减去平均暗电流强度 及初步校正后的灰度值
然后令
用初步校正后的灰度值减去Imin(i),得到像元校正后的灰度值
I″i,j=I′ij-Imin(i) (6)。

说明书全文

天文电荷耦合器件图像过饱和现象抑制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种天文图像过饱和现象抑制方法,特别是一种天文电荷耦合器件图像过饱和现象抑制方法。

背景技术

[0002] 文献“天文全CCD图像拖尾的快速去除方法,信号处理,2010,vol26(4),p607-611”公开了一种天文全帧CCD图像过饱和亮线去除方法。该方法针对CCD天文图像,建立背景噪声的统计模型,利用所有像素点的信息进行统计推断得到背景模型的参数,然后利用该参数消除过饱和亮线。该方法将所有噪声近似看作高斯噪声,忽略了泊松冲击噪声的影响,同时对背景参数进行估计是对所有像素点不加区分的全部加以利用,如果天文图像中恒星较多,由于恒星灰度高于背景噪声,会对背景参数估计造成较大干扰,使得估计出的背景均值和方差均偏大,而当图像为高动态范围图像(HDR)时,恒星的灰度值远远高于背景灰度值,也会对背景估计造成较大影响。

发明内容

[0003] 为了克服现有的天文全帧CCD图像过饱和亮线去除方法没有考虑泊松冲击噪声影响的不足,本发明提供一种天文电荷耦合器件图像过饱和现象抑制方法。该方法根据背景噪声与恒星、泊松噪声的灰度特性建立统计模型,利用次序统计量的方法使得估计背景参数时仅利用背景的灰度信息,消除恒星和泊松噪声的影响,使得本方法具有稳健性,能适用于有泊松噪声的情况,在恒星较多的天文图像中和高动态范围图像中也有很好的性能。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案:一种天文电荷耦合器件图像过饱和现象抑制方法,其特点是包括下述步骤:
[0005] (a)根据CCD工作时电荷转移的方向,对天文电荷耦合器件图像方向进行归一化,根据输入的CCD电荷转移方向,对天文电荷耦合器件图像进行旋转,使得天文电荷耦合器件图像列的方向为CCD电荷转移方向,且天文电荷耦合器件图像每一列从上至下为CCD的电荷转移的顺序;
[0006] (b)对于方向归一化之后的天文电荷耦合器件图像,设定其大小为m行n列,对图像中任意一列i,该列的像素点灰度分布满足:
[0007] p(I,i)=P(T)pT(I)+P(S)pS(I)+P(DC)pdc(I,i) (1)
[0008]
[0009] 式中,P(T)为像素点出现恒星的概率,pT(I)为出现恒星是像素点灰度的概率密度函数,P(S)为像素点出现冲击噪声的概率,ps(I)为出现冲击噪声时像素点灰度的概率密度函数,P(DC)为该点仅有暗电流噪声的概率,pdc(I,i)为第i列像元仅有暗电流噪声时第i列像素点灰度的概率密度函数,σ2为暗电流噪声方差,μ(i)为暗电流噪声均值;
[0010] 令η为拍摄天文电荷耦合器件图像时受到星光辐射的像元和出现冲击噪声像元所占比例的上确界,此时对天文电荷耦合器件图像中的任意一列i,该列像元的灰度值分别为Ii1;Ii2;...;Iim;,取其次序统计量Ii(1);Ii(2);...;Ii(m),(Ii(1)≤Ii(2)≤...≤Ii(m)),此时,令
[0011]
[0012] 式中, 表示向下去整;此时,是第i列噪声均值的渐进无偏估计量,用 表征第i列的暗电流平均强度;
[0013] (c)估计出第i列的暗电流噪声强度之后,对该列的每一个像元,将该列像元的灰度值减去平均暗电流强度 及初步校正后的灰度值
[0014]
[0015] 然后令
[0016]
[0017] 用初步校正后的灰度值减去Imin(i),得到像元校正后的灰度值
[0018] I″i,j=I′ij-Imin(i) (6)。
[0019] 本发明的有益效果是:由于根据背景噪声与恒星、泊松噪声的灰度特性建立统计模型,利用次序统计量的方法使得估计背景参数时仅利用背景的灰度信息,消除了恒星和泊松噪声的影响,使得本方法具有稳健性,能适用于有泊松噪声的情况,在恒星较多的天文图像中和高动态范围图像中也有很好的性能。
[0020] 下面结合具体实施方式对本发明作详细说明。

具体实施方式

[0021] 1、图像方向归一化。
[0022] 根据CCD工作时电荷转移的方向,对天文电荷耦合器件图像方向进行归一化,如果CCD相对图像从上至下转移电荷,则图像方向不变;如果CCD相对图像从下至上转移图像,则将图像旋转180°;如果CCD相对图像从左至右转移电荷,则将图像顺时针旋转90°;如果CCD相对图像从右至左转移电荷,则将图像逆时针旋转90°。
[0023] 2、背景噪声参数估计。
[0024] 对于方向归一化之后的天文电荷耦合器件图像,令其有m行n列,在天文CCD图像的采集过程,图像的暗电流噪声可以看作是高斯噪声,但图像中还存在泊松冲击噪声和背景恒星的影响,此时,对图像中任意一列i,该列的像素点灰度分布满足:
[0025] p(I,i)=P(T)pT(I)+P(S)PS(I)+P(DC)pdc(I,i) (1)
[0026]
[0027] 其中,P(T)为像素点出现恒星的概率,pT(I)为出现恒星是像素点灰度的概率密度函数,P(S)为像素点出现冲击噪声的概率,ps(I)为出现冲击噪声时像素点灰度的概率密度函数,P(DC)为该点仅有暗电流噪声的概率,pdc(I,i)为第i列像元仅有暗电流噪声时第i列像素点灰度的概率密度函数,σ2为暗电流噪声方差,μ(i)为暗电流噪声均值。
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