CN102651134B - 基于两帧静态图像拼合的匀速模糊图像构造方法与装置 - Google Patents

Abstract

基于两帧静态图像拼合的匀速模糊图像构造方法与装置属于一般的图像数据处理或产生领域中图像运动分析部分；该方法根据真实场景中目标、光学系统及图像传感器的参数，推导出真实情况下目标的模糊距离，并反推回像方，得到代用目标所处两个空间位置距离，通过对这两个空间位置的代用目标两次成像，并根据图像信息构造出匀速模糊图像；该装置中代用目标包括静止背景和运动目标两部分，并且运动目标能够在代用光学系统视场范围内垂直装置光轴方向做二维运动；该方法和装置能够用常温可见光目标等效代替高温目标，用低速运动配合两次成像等效代替高速运动，不仅使实验难度得到降低，实验安全性得到提高，而且容易获得多组实验数据，实验成本大幅降低。

Description

基于两帧静态图像拼合的匀速模糊图像构造方法与装置

技术领域

基于两帧静态图像拼合的匀速模糊图像构造方法与装置属于一般的图像数据处理或产生领域中运动分析部分，尤其涉及一种基于两帧静态图像拼合的匀速模糊图像构造方法与装置。

背景技术

动像传递函数是定量描述目标像在图像传感器表面运动造成的图像像质退化程度的物理量，从一幅运动模糊图像中提取目标像的运动信息，得到动像传递函数，可以为运动模糊图像的复原提供理论基础。

该项技术可直接应用在航空航天和快速运动装置图像信息获取领域，对飞行器等超高速运动的目标成像，得到运动模糊图像，进而对该图像利用动像传递函数进行评价，从而实现对图像的复原。但在该领域，每获取一幅运动模糊图像，不仅要耗费大量的人力物力；而且受气候、环境等干扰因素的影响，进行重复性实验非常困难。所以，为了节约成本，获取更多的实验数据，提高实验的重复性，将采用为半实物半仿真的实验方法来获取运动模糊图像。

实验的方法是，沿光轴方向依次放置目标、成像物镜和图像传感器，图像传感器模拟真实场景的成像器件，目标用来模拟真实场景的高温高速物体。将目标放置在可以沿垂直光轴方向移动的导轨上，形成动态目标。在图像传感器对目标成像的过程中，目标在垂直光轴方向保持运动状态，就可以获得运动模糊图像。

这里就存在这样一个问题，真实的目标具有运动速度快，温度高的特点，而在实验室环境下，不仅很难设计出高温高速的目标，而且，也不方便采用高温高速目标，以免对实验室的安全和实验人员的安全造成威胁。那么，如何在实验室条件下仿真真实场景的高温高速目标，并获得同等效果的运动模糊图像就成为首要问题。

现有技术中，众多运动模糊图像的构造方法均采用了软件退化的方式，并且遵循这样的基本公式：g(x，y)＝f(x，y)*h(x，y)+n(x，y)，其中，g(x，y)是退化图像的函数表达式，f(x，y)是静止图像的函数表达式，h(x，y)是退化函数，n(x，y)为随机噪声。这种方法的特征是：根据目标图像的运动形式，在像方利用软件计算的方式得到退化图像。

这种方法的缺点是：

1)不能解决如何通过硬件设备真实获得退化图像的问题；

2)无法解释软件退化图像与真实目标运动形式的关系问题；

3)对图像整体进行退化，无法模拟运动目标在静止背景中的运动。

这三个缺点最终导致现有技术方法无法解决如何在实验室条件下仿真真实场景的高温高速目标，并获得同等效果的运动模糊图像问题。

发明内容

本发明就是针对现有技术中，无法解决如何在实验室条件下仿真真实场景中，高温高速目标，并获得同等效果的运动模糊图像问题，提出了一种基于两帧静态图像拼合的匀速模糊图像构造方法与装置；该方法与装置能够用常温可见光目标等效代替高温目标，用低速运动配合两次成像等效代替高速运动，不仅使实验难度得到降低，实验安全性得到提高，而且容易获得多组实验数据，实验成本大幅降低。

本发明的目的是这样实现的：

基于两帧静态图像拼合的匀速模糊图像构造方法，步骤如下：

a、在真实场景中，根据目标的运动速度v₁，图像传感器的曝光时间t₁，以及光学系统的横向放大率β₁，得到目标像在图像传感器表面的运动距离：d＝v₁·t₁·β₁；

b、在模拟场景中，根据代用光学系统2的横向放大率β₂，利用第a步得到的目标像在图像传感器表面的运动距离d，得到代用目标在图像传感器曝光时间内的运动距离d₂＝d/β₂；

c、在模拟场景中，保持代用目标静止状态，对代用目标成像，得到第一帧静态代用目标图像f₁(x，y)，第一帧静态代用目标图像中背景函数一表示为f₁₁(x，y)；代用目标函数一表示为f₁₂(x，y)；

d、在模拟场景中，将代用目标沿垂直光轴方向移动，移动的距离为第b步得到的代用目标在图像传感器曝光时间内的运动距离d₂；

e、在模拟场景中，保持代用目标静止状态，对代用目标成像，得到第二帧静态代用目标图像f₂(x，y)，第二帧静态代用目标图像中背景函数二表示为f₂₁(x，y)；代用目标函数二表示为f₂₂(x，y)；

f、根据第c步得到的代用目标函数一f₁₂(x，y)和第e步得到的代用目标函数二f₂₂(x，y)，得到从第一帧静态代用目标图像f₁(x，y)到第二帧静态代用目标图像f₂(x，y)，代用目标像的移动距离为：其中：d_x为代用目标像沿图像传感器x轴方向的移动距离；d_y为代用目标像沿图像传感器y轴方向的移动距离；根据匀速直线运动动像传递函数得到代用目标退化函数一为：

${\mathrm{OTF}}_1(f_x,f_y)=\frac{1}{t_e}\underset{0}{\overset{t_e}{\∫}}\exp (-i2\mathrm{\π}(f_x{v}_x+f_y{v}_y)t)\mathrm{dt}$

$=\sin c\left(\mathrm{\π}(f_x{d}_x+f_y{d}_y)\right)\exp (-\mathrm{i\π}(f_x{d}_x+f_y{d}_y))$

g、根据第c步得到的第一帧静态代用目标图像f₁(x，y)中代用目标函数一f₁₂(x，y)和第f步得到的代用目标退化函数一OTF₁(f_x，f_y)，构建代用目标匀速模糊图像：

f(x，y)＝f₁₂(x，y)*F^-1(OTF₁(f_x，f_y))＝F^-1(F(f₁₂(x，y))·OTF₁(f_x，f_y))

h、将第c步得到的第一帧静态代用目标图像f₁(x，y)用第g步得到的代用目标匀速模糊图像f(x，y)替换，得到带背景的代用目标匀速模糊图像f^*(x，y)；

或：

将第e步得到的第二帧静态代用目标图像f₂(x，y)用第g步得到的代用目标匀速模糊图像f(x，y)替换，得到带背景的代用目标匀速模糊图像f^*(x，y)。

上述基于两帧静态图像拼合的匀速模糊图像构造方法，所述的第f步、第g步和第h步替换为：

f’、根据第c步得到的代用目标函数一f₁₂(x，y)和第e步得到的代用目标函数二f₂₂(x，y)，得到从第一帧静态代用目标图像f₁(x，y)到第二帧静态代用目标图像f₂(x，y)，代用目标像的移动距离为：其中：d_x为代用目标像沿图像传感器x轴方向的移动距离；d_y为代用目标像沿图像传感器y轴方向的移动距离；根据匀速直线运动动像传递函数得到代用目标退化函数二为：

${\mathrm{OTF}}_2(f_x,f_y)=\frac{1}{t_e}\underset{0}{\overset{t_e}{\∫}}\exp (-i2\mathrm{\π}({-f}_x{v}_x-f_y{v}_y)t)\mathrm{dt}$

$=\sin c\left(\mathrm{\π}(f_x{d}_x+f_y{d}_y)\right)\exp (-\mathrm{i\π}(-f_x{d}_x-f_y{d}_y))$

g’、根据第e步得到的第二帧静态代用目标图像f₂₍x，y)中代用目标函数二f₂₂(x，y)和第f’步得到的代用目标退化函数二OTF₂(f_x，f_y)，构建代用目标匀速模糊图像：

f(x，y)＝f₂₂(x，y)*F^-1(OTF₂(f_x，f_y))＝F^-1(F(f₂₂(x，y))·OTF₂(f_x，f_y))

h’、将第c步得到的第一帧静态代用目标图像f₁(x，y)用第g’步得到的代用目标匀速模糊图像f(x，y)替换，得到带背景的代用目标匀速模糊图像f^*(x，y)；

或

将第e步得到的第二帧静态代用目标图像f₂(x，y)用第g’步得到的代用目标匀速模糊图像f(x，y)替换，得到带背景的代用目标匀速模糊图像f^*(x，y)。

基于两帧静态图像拼合的匀速模糊图像构造方法，步骤如下：

a、在真实场景中，根据点目标的运动速度v₁，图像传感器的曝光时间t₁，以及光学系统的横向放大率β₁，得到点目标像在图像传感器表面的运动距离：d＝v₁·t₁·β₁；

b、在模拟场景中，根据代用光学系统2的横向放大率β₂，利用第a步得到的点目标像在图像传感器表面的运动距离d，得到代用点目标在图像传感器曝光时间内的运动距离d₂＝d/β₂；

c、在模拟场景中，保持代用点目标静止状态，对代用点目标成像，得到第一帧静态代用点目标图像f₁(x，y)，代用点目标在第一帧静态代用点目标图像f₁(x，y)中的坐标为(x₁，y₁)；

d、在模拟场景中，将代用点目标沿垂直光轴方向移动，移动的距离为第b步得到的代用点目标在图像传感器曝光时间内的运动距离d₂；

e、在模拟场景中，保持代用点目标静止状态，对代用点目标成像，得到第二帧静态代用点目标图像f₂(x，y)，代用点目标在第二帧静态代用点目标图像f₂(x，y)中的坐标为(x₂，y₂)；

f、根据第c步得到的代用点目标在第一帧静态代用点目标图像f₁(x，y)中的坐标为(x₁，y₁)和第e步得到的代用点目标在第二帧静态代用点目标图像f₂(x，y)中的坐标为(x₂，y₂)，得到从第一帧静态代用点目标图像f₁(x，y)到第二帧静态代用点目标图像f₂(x，y)，代用点目标像的移动距离为：其中：d_x＝x₂-x₁，为代用点目标像沿图像传感器x轴方向的移动距离；d_y＝y₂-y₁，为代用点目标像沿图像传感器y轴方向的移动距离；根据匀速直线运动动像传递函数得到代用点目标退化函数一为：

${\mathrm{OTF}}_1(f_x,f_y)=\frac{1}{t_e}\underset{0}{\overset{t_e}{\∫}}\exp (-i2\mathrm{\π}(f_x{v}_x+f_y{v}_y)t)\mathrm{dt}$

$=\sin c\left(\mathrm{\π}(f_x{d}_x+f_y{d}_y)\right)\exp (-\mathrm{i\π}(f_x{d}_x+f_y{d}_y))$

g、根据第c步得到的代用点目标在第一帧静态代用点目标图像f₁(x，y)中的坐标为(x₁，y₁)和第f步得到的代用点目标退化函数一OTF₁(f_x，f_y)，构建代用点目标匀速模糊图像：

f(x，y)＝δ(x₁，y₁)*F^-1(OTF₁(f_x，f_y))＝F^-1(F(δ(x₁，y₁))·OTF₁(f_x，f_y))

h、将第c步得到的第一帧静态代用点目标图像f₁(x，y)用第g步得到的代用点目标匀速模糊图像f(x，y)替换，得到带背景的代用点目标匀速模糊图像f^*(x，y)。

或：

将第e步得到的第二帧静态代用点目标图像f₂(x，y)用第g步得到的代用点目标匀速模糊图像f(x，y)替换，得到带背景的代用点目标匀速模糊图像f^*(x，y)。

上述基于两帧静态图像拼合的匀速模糊图像构造方法，所述的第f步、第g步和第h步替换为：

f’、根据第c步得到的代用点目标在第一帧静态代用点目标图像f₁(x，y)中的坐标为(x₁，y₁)和第e步得到的代用点目标在第二帧静态代用点目标图像f₂(x，y)中的坐标为(x₂，y₂)，得到从第一帧静态代用点目标图像f₁(x，y)到第二帧静态代用点目标图像f₂(x，y)，代用点目标像的移动距离为：其中：d_x＝x₂-x₁，为代用点目标像沿图像传感器x轴方向的移动距离；d_y＝y₂-y₁，为代用点目标像沿图像传感器y轴方向的移动距离；根据匀速直线运动动像传递函数得到点目标退化函数二为：

${\mathrm{OTF}}_2(f_x,f_y)=\frac{1}{t_e}\underset{0}{\overset{t_e}{\∫}}\exp (-i2\mathrm{\π}({-f}_x{v}_x-f_y{v}_y)t)\mathrm{dt}$

$=\sin c\left(\mathrm{\π}(f_x{d}_x+f_y{d}_y)\right)\exp (-\mathrm{i\π}(-f_x{d}_x-f_y{d}_y))$

g’、根据第e步得到的代用点目标在第二帧静态代用点目标图像f₂(x，y)中的坐标为(x₂，y₂)和第f’步得到的代用点目标退化函数二OTF₂(f_x，f_y)，构建代用点目标匀速模糊图像：

f(x，y)＝δ(x₂，y₂)*F^-1(OTF₂(f_x，f_y))＝F^-1(F(δ(x₂，y₂))·OTF₂(f_x，f_y))

h’、将第c步得到的第一帧静态代用点目标图像f₁(x，y)用第g’步得到的代用点目标匀速模糊图像f(x，y)替换，得到带背景的代用点目标匀速模糊图像f^*(x，y)。

或：

将第e步得到的第二帧静态代用点目标图像f₂(x，y)用第g’步得到的代用点目标匀速模糊图像f(x，y)替换，得到带背景的代用点目标匀速模糊图像f^*(x，y)。

基于两帧静态图像拼合的匀速模糊图像构造装置，包括代用目标、代用光学系统以及图像传感器，所述的代用目标经过代用光学系统成像到图像传感器表面，并且，该装置的代用目标包括静止背景和运动目标两部分，其中，静止背景覆盖代用光学系统全部视场，运动目标能够在代用光学系统视场范围内垂直装置光轴方向做二维运动。

上述基于长曝光成像的动目标模糊图像等效仿真装置，所述的图像传感器能够在代用光学系统视场范围内垂直装置光轴方向做二维运动。

本发明的特点和有益效果是：

本发明采用的方法根据真实场景中目标、光学系统以及图像传感器的参数，推导出真实情况下目标的模糊距离，并反推回像方，得到代用目标所处两个空间位置距离，通过对这两个空间位置的代用目标两次成像，并根据图像信息构造出匀速模糊图像；该特征将真实场景中目标的运动与实验室条件下的仿真参数相对应，为真实场景的高温高速目标，并获得同等效果的运动模糊图像奠定理论基础；

本发明采用的装置中代用目标包括静止背景和运动目标两部分，并且运动目标能够在代用光学系统视场范围内垂直装置光轴方向做二维运动，该特征可以模拟静止背景中目标的运动；另外，图像传感器能够在代用光学系统视场范围内垂直装置光轴方向做二维运动，该特征可以退化整幅图像；这些装置特征配合本发明采用的方法使得本发明能够在实验室环境下，用低温目标或可见光目标等效代替高温目标，用低速运动配合长曝光时间等效代替高速运动，不仅使实验难度得到降低，实验安全性得到提高，而且容易获得多组实验数据，实验成本大幅降低。

附图说明

图1是基于两帧静态图像拼合的匀速模糊图像构造装置结构示意图

图2是基于两帧静态图像拼合的匀速模糊图像构造方法的流程图

图3是第一帧静态代用目标图像局部图

图4是第一帧静态代用目标图像中背景函数一局部图

图5是第一帧静态代用目标图像中代用目标函数一局部图

图6是第二帧静态代用目标图像局部图

图7是第二帧静态代用目标图像中背景函数二局部图

图8是第二帧静态代用目标图像中代用目标函数二局部图

图9是代用目标动态模糊图像局部图

图10是代用目标动态模糊图像局部图

图11是第一帧静态代用点目标图像局部图

图12是第二帧静态代用点目标图像局部图

图13是代用点目标动态模糊图像局部图

图14是带背景的代用点目标动态模糊图像局部图

图中：1代用目标 2代用光学系统 3图像传感器

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施例作进一步详细描述。

例1

图1是基于两帧静态图像拼合的匀速模糊图像构造装置结构示意图。沿光线传播方向依次配置代用目标1，代用光学系统2，图像传感器3，所述的代用目标1经过代用光学系统2成像到图像传感器3表面，并且，该装置的代用目标1包括静止背景和运动目标两部分，其中，静止背景覆盖代用光学系统2全部视场，运动目标能够在代用光学系统2视场范围内垂直装置光轴方向做二维运动；另外，图像传感器3能够在代用光学系统2视场范围内垂直装置光轴方向做二维运动。

以下两个实施例，均对应真实场景中，目标运动速度为2马赫，即：v₁＝680m/s，并且目标距离光学系统入瞳的距离为10km，光学系统的焦距为100mm，则光学系统横向放大率β₁＝100×10^-3/(-10×10³)＝-10^-5，图像传感器3的曝光时间t₁＝50ms。

基于两帧静态图像拼合的匀速模糊图像构造方法，流程图如图2所示，该方法步骤如下：

a、在真实场景中，根据目标的运动速度v₁＝680m/s，图像传感器3的曝光时间t₁＝50ms，以及光学系统的横向放大率β₁＝-10^-5，得到目标像在图像传感器3表面的运动距离：d＝v₁·t₁·β₁＝-340μm；

b、在模拟场景中，根据代用光学系统2的横向放大率β₂＝-0.0557，利用第a步得到的目标像在图像传感器3表面的运动距离d＝-340μm，得到代用目标1在图像传感器3曝光时间内的运动距离d₂＝d/β₂＝-340/(-0.0557)≈6104μm；

c、在模拟场景中，保持代用目标1静止状态，对代用目标1成像，得到第一帧静态代用目标图像f₁(x，y)，局部图如图3所示，第一帧静态代用目标图像中背景函数一表示为f₁₁(x，y)，局部图如图4所示；代用目标函数一表示为f₁₂(x，y)，局部图如图5所示；

d、在模拟场景中，将代用目标1沿垂直光轴方向移动，移动的距离为第b步得到的代用目标1在图像传感器3曝光时间内的运动距离d₂＝6104μm；

e、在模拟场景中，保持代用目标1静止状态，对代用目标1成像，得到第二帧静态代用目标图像f₂(x，y)，局部图如图6所示，第二帧静态代用目标图像中背景函数二表示为f₂₁(x，y)，局部图如图7所示；代用目标函数二表示为f₂₂(x，y)，局部图如图8所示；

f、根据第c步得到的代用目标函数一f₁₂(x，y)和第e步得到的代用目标函数二f₂₂(x，y)，得到从第一帧静态代用目标图像f₁(x，y)到第二帧静态代用目标图像f₂(x，y)，代用目标像的移动距离为：其中：d_x＝6104为代用目标像沿图像传感器3x轴方向的移动距离；d_y＝0为代用目标像沿图像传感器3y轴方向的移动距离；根据匀速直线运动动像传递函数得到代用目标1退化函数一为：

${\mathrm{OTF}}_1(f_x,f_y)=\frac{1}{t_e}\underset{0}{\overset{t_e}{\∫}}\exp (-i2\mathrm{\π}(f_x{v}_x+f_y{v}_y)t)\mathrm{dt}$

$=\sin c\left(\mathrm{\π}(f_x{d}_x+f_y{d}_y)\right)\exp (-\mathrm{i\π}(f_x{d}_x+f_y{d}_y))$

$=\sin c\left(62\mathrm{\π}{f}_x\right)\exp (-62\mathrm{i\π}{f}_x)$

g、根据第c步得到的第一帧静态代用目标图像f₁(x，y)中代用目标函数一f₁₂(x，y)和第f步得到的代用目标1退化函数一OTF₁(f_x，f_y)，构建代用目标1匀速模糊图像：

f(x，y)＝f₁₂(x，y)*F^-1(OTF₁(f_x，f_y))＝F^-1(F(f₁₂(x，y))·OTF₁(f_x，f_y))

构建的代用目标1匀速模糊图像局部图如图9所示；

h、将第c步得到的第一帧静态代用目标图像f₁(x，y)用第g步得到的代用目标1匀速模糊图像f(x，y)替换，得到带背景的代用目标1匀速模糊图像f^*(x，y)，局部图如图10所示；

或：

将第e步得到的第二帧静态代用目标图像f₂(x，y)用第g步得到的代用目标1匀速模糊图像f(x，y)替换，得到带背景的代用目标1匀速模糊图像f^*(x，y)，局部图同样如图10所示。

上述基于两帧静态图像拼合的匀速模糊图像构造方法，第f步、第g步和第h步替换为：

f’、根据第c步得到的代用目标函数一f₁₂(x，y)和第e步得到的代用目标函数二f₂₂(x，y)，得到从第一帧静态代用目标图像f₁(x，y)到第二帧静态代用目标图像f₂(x，y)，代用目标像的移动距离为：其中：d_x＝6104为代用目标像沿图像传感器3x轴方向的移动距离；d_y＝0为代用目标像沿图像传感器3y轴方向的移动距离；根据匀速直线运动动像传递函数得到代用目标1退化函数二为：

${\mathrm{OTF}}_2(f_x,f_y)=\frac{1}{t_e}\underset{0}{\overset{t_e}{\∫}}\exp (-i2\mathrm{\π}({-f}_x{v}_x-f_y{v}_y)t)\mathrm{dt}$

$=\sin c\left(\mathrm{\π}(f_x{d}_x+f_y{d}_y)\right)\exp (-\mathrm{i\π}(-f_x{d}_x-f_y{d}_y))$

$=\sin c(-62\mathrm{\π}{f}_x)\exp \left(62\mathrm{i\π}{f}_x\right)$

g’、根据第e步得到的第二帧静态代用目标图像f₂(x，y)中代用目标函数二f₂₂(x，y)和第f’步得到的代用目标1退化函数二OTF₂(f_x，f_y)，构建代用目标1匀速模糊图像：

f(x，y)＝f₂₂(x，y)*F^-1(OTF₂(f_x，f_y))＝F^-1(F(f₂₂(x，y))·OTF₂(f_x，f_y))

h’、将第c步得到的第一帧静态代用目标图像f₁(x，y)用第g’步得到的代用目标1匀速模糊图像f(x，y)替换，得到带背景的代用目标1匀速模糊图像f^*(x，y)；

或

将第e步得到的第二帧静态代用目标图像f₂(x，y)用第g’步得到的代用目标1匀速模糊图像f(x，y)替换，得到带背景的代用目标1匀速模糊图像f^*(x，y)。

例2

本实施例将图1中的代用目标1换成了点目标，其余元件和参数完全一致。

基于两帧静态图像拼合的匀速模糊图像构造方法，包括以下步骤：

a、在真实场景中，根据点目标的运动速度v₁＝680m/s，图像传感器3的曝光时间t₁＝50ms，以及光学系统的横向放大率β₁＝-10^-5，得到点目标像在图像传感器3表面的运动距离：d＝v₁·t₁·β₁＝680×50×10^-3×(-10^-5)＝-340μm；

b、在模拟场景中，根据代用光学系统2的横向放大率β₂＝-0.0557，利用第a步得到的点目标像在图像传感器3表面的运动距离d＝340μm，得到代用点目标1在两次成像间的运动距离d₂＝d/β₂＝-340/(-0.0557)≈6104μm；

c、在模拟场景中，保持代用点目标1静止状态，对代用点目标1成像，得到第一帧静态代用点目标图像f₁(x，y)，局部图如图11所示，代用点目标1在第一帧静态代用点目标图像f₁(x，y)中的坐标为(x₁，y₁)＝(371，539)像素；

d、在模拟场景中，将代用点目标1沿垂直光轴方向移动，移动的距离为第b步得到的代用点目标1在两次成像间的运动距离d₂＝6104μm；

e、在模拟场景中，保持代用点目标1静止状态，对代用点目标1成像，得到第二帧静态代用点目标图像f₂(x，y)，局部图如图12所示，代用点目标1在第二帧静态代用点目标图像f₂(x，y)中的坐标为(x₂，y₂)＝(371，601)像素；

f、根据第c步得到的代用点目标1在第一帧静态代用点目标图像f₁(x，y)中的坐标为(371，539)和第e步得到的代用点目标1在第二帧静态代用点目标图像f₂(x，y)中的坐标为(371，601)，得到从第一帧静态代用点目标图像f₁(x，y)到第二帧静态代用点目标图像f₂(x，y)，代用点目标像的移动距离为：像素；其中：d_x＝62像素，为代用点目标像沿图像传感器3x轴方向移动的像素距离；d_y＝0像素，为代用点目标像沿图像传感器3y轴方向移动的像素距离；根据匀速直线运动动像传递函数得到代用点目标退化函数一为：

${\mathrm{OTF}}_1(f_x,f_y)=\frac{1}{t_e}\underset{0}{\overset{t_e}{\∫}}\exp (-i2\mathrm{\π}(f_x{v}_x+f_y{v}_y)t)\mathrm{dt}$

$=\sin c\left(\mathrm{\π}(f_x{d}_x+f_y{d}_y)\right)\exp (-\mathrm{i\π}(f_x{d}_x+f_y{d}_y))$

$=\sin c\left(62\mathrm{\π}{f}_x\right)\exp (-62\mathrm{i\π}{f}_x)$

g、根据第c步得到的代用点目标在第一帧静态代用点目标图像f₁(x，y)中的坐标为(x₁，y₁)和第f步得到的代用点目标退化函数一OTF₁(f_x，f_y)，构建代用点目标匀速模糊图像：

f(x，y)＝δ(x₁，y₁)*F^-1(OTF₁(f_x，f_y))＝F^-1(F(δ(x₁，y₁))·OTF₁(f_x，f_y))

构建的代用点目标匀速模糊图像局部图如图13所示；

h、将第c步得到的第一帧静态代用点目标图像f₁(x，y)用第g步得到的代用点目标匀速模糊图像f(x，y)替换，得到带背景的代用点目标匀速模糊图像f^*(x，y)，局部图如图14所示；

或：

将第e步得到的第二帧静态代用点目标图像f₂(x，y)用第g步得到的代用点目标匀速模糊图像f(x，y)替换，得到带背景的代用点目标匀速模糊图像f^*(x，y)，局部图如图14所示。

上述基于两帧静态图像拼合的匀速模糊图像构造方法，第f步、第g步和第h步替换为：

f’、根据第c步得到的代用点目标在第一帧静态代用点目标图像f₁(x，y)中的坐标为(x₁，y₁)和第e步得到的代用点目标在第二帧静态代用点目标图像f₂(x，y)中的坐标为(x₂，y₂)，得到从第一帧静态代用点目标图像f₁(x，y)到第二帧静态代用点目标图像f₂(x，y)，代用点目标像的移动距离为：像素；其中：d_x＝62像素，为代用点目标像沿图像传感器3x轴方向的移动距离；d_y＝0像素，为代用点目标像沿图像传感器3y轴方向的移动距离；根据匀速直线运动动像传递函数得到点目标退化函数二为：

${\mathrm{OTF}}_2(f_x,f_y)=\frac{1}{t_e}\underset{0}{\overset{t_e}{\∫}}\exp (-i2\mathrm{\π}({-f}_x{v}_x-f_y{v}_y)t)\mathrm{dt}$

$=\sin c\left(\mathrm{\π}(f_x{d}_x+f_y{d}_y)\right)\exp (-\mathrm{i\π}(-f_x{d}_x-f_y{d}_y))$

$=\sin c(-62\mathrm{\π}{f}_x)\exp \left(62\mathrm{i\π}{f}_x\right)$

g’、根据第e步得到的代用点目标在第二帧静态代用点目标图像f₂(x，y)中的坐标为(x₂，y₂)和第f’步得到的代用点目标退化函数二OTF₂(f_x，f_y)，构建代用点目标匀速模糊图像：

f(x，y)＝δ(x₂，y₂)*F^-1(OTF₂(f_x，f_y))＝F^-1(F(δ(x₂，y₂))·OTF₂(f_x，f_y))

h’、将第c步得到的第一帧静态代用点目标图像f₁(x，y)用第g’步得到的代用点目标匀速模糊图像f(x，y)替换，得到带背景的代用点目标匀速模糊图像f^*(x，y)。

或：

将第e步得到的第二帧静态代用点目标图像f₂(x，y)用第g’步得到的代用点目标匀速模糊图像f(x，y)替换，得到带背景的代用点目标匀速模糊图像f^*(x，y)。

Claims (4)

1.基于两帧静态图像拼合的匀速模糊图像构造方法，其特征在于所述方法步骤如下： 

a、在真实场景中，根据目标的运动速度v₁，图像传感器的曝光时间t₁，以及光学系统的横向放大率β₁，得到目标像在图像传感器表面的运动距离：d＝v₁·t₁·β₁； 

b、在模拟场景中，根据代用光学系统的横向放大率β₂，利用第a步得到的目标像在图像传感器表面的运动距离d，得到代用目标在图像传感器曝光时间内的运动距离d₂＝d/β₂； 

c、在模拟场景中，保持代用目标静止状态，对代用目标成像，得到第一帧静态代用目标图像f₁(x，y)，第一帧静态代用目标图像中背景函数一表示为f₁₁(x，y)；代用目标函数一表示为f₁₂(x，y)； 

d、在模拟场景中，将代用目标沿垂直光轴方向移动，移动的距离为第b步得到的代用目标在图像传感器曝光时间内的运动距离d₂； 

e、在模拟场景中，保持代用目标静止状态，对代用目标成像，得到第二帧静态代用目标图像f₂(x，y)，第二帧静态代用目标图像中背景函数二表示为f₂₁(x，y)；代用目标函数二表示为f₂₂(x，y)； 

f、根据第c步得到的代用目标函数一f₁₂(x，y)和第e步得到的代用目标函数二f₂₂(x，y)，得到从第一帧静态代用目标图像f₁(x，y)到第二帧静态代用目标图像f₂(x，y)，代用目标像的移动距离为：其中：d_x为代用目标像沿图像传感器x轴方向的移动距离；d_y为代用目标像沿图像传感器y轴方向的移动距离；根据匀速直线运动动像传递函数得到代用目标退化函数一为： 

g、根据第c步得到的第一帧静态代用目标图像f₁(x，y)中代用目标函数一f₁₂(x，y)和第f步得到的代用目标退化函数一OTF₁(f_x，f_y)，构建代用目标匀速模糊图像： 

f(x，y)＝f₁₂(x，y)*F^-1(OTF₁(f_x，f_y))＝F^-1(F(f₁₂(x，y))·OTF₁(f_x，f_y))； 

h、将第c步得到的第一帧静态代用目标图像f₁(x，y)用第g步得到的代用目标匀速模糊图像f(x，y)中目标所覆盖过的区域替换，得到带背景的代用目标匀速模糊图像f^*(x，y)； 

或： 

将第e步得到的第二帧静态代用目标图像f₂(x，y)用第g步得到的代用目标匀速模糊图 像f(x，y)中目标所覆盖过的区域替换，得到带背景的代用目标匀速模糊图像f^*(x，y)。 

2.根据权利要求1所述的基于两帧静态图像拼合的匀速模糊图像构造方法，其特征在于第f步、第g步和第h步替换为： 

f’、根据第c步得到的代用目标函数一f₁₂(x，y)和第e步得到的代用目标函数二f₂₂(x，y)，得到从第一帧静态代用目标图像f₁(x，y)到第二帧静态代用目标图像f₂(x，y)，代用目标像的移动距离为：其中：d_x为代用目标像沿图像传感器x轴方向的移动距离；d_y为代用目标像沿图像传感器y轴方向的移动距离；根据匀速直线运动动像传递函数得到代用目标退化函数二为： 

g’、根据第e步得到的第二帧静态代用目标图像f₂(x，y)中代用目标函数二f₂₂(x，y)和第f’步得到的代用目标退化函数二OTF₂(f_x，f_y)，构建代用目标匀速模糊图像： 

f(x，y)＝f₂₂(x，y)*F^-1(OTF₂(d_x，f_y))＝F^-1(F(f₂₂(x，y))·OTF₂(f_x，f_y)) 

h’、将第c步得到的第一帧静态代用目标图像f₁(x，y)用第g’步得到的代用目标匀速模糊图像f(x，y)中目标所覆盖过的区域替换，得到带背景的代用目标匀速模糊图像f^*(x，y)； 

或： 

将第e步得到的第二帧静态代用目标图像f₂(x，y)用第g’步得到的代用目标匀速模糊图像f(x，y)中目标所覆盖过的区域替换，得到带背景的代用目标匀速模糊图像f^*(x，y)。 

3.基于两帧静态图像拼合的匀速模糊图像构造方法，其特征在于所述方法步骤如下： 

a、在真实场景中，根据点目标的运动速度v₁，图像传感器的曝光时间t₁，以及光学系统的横向放大率β₁，得到点目标像在图像传感器表面的运动距离：d＝v₁·t₁·β₁； 

b、在模拟场景中，根据代用光学系统的横向放大率β₂，利用第a步得到的点目标像在图像传感器表面的运动距离d，得到代用点目标在图像传感器曝光时间内的运动距离d₂＝d/β₂； 

c、在模拟场景中，保持代用点目标静止状态，对代用点目标成像，得到第一帧静态代用 点目标图像f₁(x，y)，代用点目标在第一帧静态代用点目标图像f₁(x，y)中的坐标为(x₁，y₁)； 

d、在模拟场景中，将代用点目标沿垂直光轴方向移动，移动的距离为第b步得到的代用点目标在图像传感器曝光时间内的运动距离d₂； 

e、在模拟场景中，保持代用点目标静止状态，对代用点目标成像，得到第二帧静态代用点目标图像f₂(x，y)，代用点目标在第二帧静态代用点目标图像f₂(x，y)中的坐标为(x₂，y₂)； 

f、根据第c步得到的代用点目标在第一帧静态代用点目标图像f₁(x，y)中的坐标为(x₁，y₁)和第e步得到的代用点目标在第二帧静态代用点目标图像f₂(x，y)中的坐标为(x₂，y₂)，得到从第一帧静态代用点目标图像f₁(x，y)到第二帧静态代用点目标图像d₂(x，y)，代用点目标像的移动距离为：其中：d_x＝x₂-x₁，为代用点目标像沿图像传感器x轴方向的移动距离；d_y＝y₂-y₁，为代用点目标像沿图像传感器y轴方向的移动距离；根据匀速直线运动动像传递函数得到代用点目标退化函数一为： 

g、根据第c步得到的代用点目标在第一帧静态代用点目标图像f₁(x，y)中的坐标为(x₁，y₁)和第f步得到的代用点目标退化函数一OTF₁(f_x，f_y)，构建代用点目标匀速模糊图像： 

f(x，y)＝δ(x₁，y₁)*F^-1(OTF₁(f_x，f_y))＝F^-1(f(δ(x₁，y₁))·OTF₁(f_x，f_y)) 

h、将第c步得到的第一帧静态代用点目标图像f₁(x，y)用第g步得到的代用点目标匀速模糊图像f(x，y)中点目标所覆盖过的区域替换，得到带背景的代用点目标匀速模糊图像f^*(x，y)； 

或： 

将第e步得到的第二帧静态代用点目标图像f₂(x，y)用第g步得到的代用点目标匀速模糊图像f(x，y)中点目标所覆盖过的区域替换，得到带背景的代用点目标匀速模糊图像f^*(x，y)。 

4.根据权利要求3所述的基于两帧静态图像拼合的匀速模糊图像构造方法，其特征在于第f步、第g步和第h步替换为： 

f’、根据第c步得到的代用点目标在第一帧静态代用点目标图像f₁(x，y)中的坐标为(x₁，y₁)和第e步得到的代用点目标在第二帧静态代用点目标图像f₂(x，y)中的坐标为 (x₂，y₂)，得到从第一帧静态代用点目标图像f₁(x，y)到第二帧静态代用点目标图像f₂(x，y)，代用点目标像的移动距离为：其中：d_x＝x₂-x₁，为代用点目标像沿图像传感器x轴方向的移动距离；d_y＝y₂-y₁，为代用点目标像沿图像传感器y轴方向的移动距离；根据匀速直线运动动像传递函数得到点目标退化函数二为： 

g’、根据第e步得到的代用点目标在第二帧静态代用点目标图像f₂(x，y)中的坐标为(x₂，y₂)和第f’步得到的代用点目标退化函数二OTF₂(f_x，f_y)，构建代用点目标匀速模糊图像：f(x，y)＝δ(x₂，y₂)*F^-1(OTF₂(f_x，f_y))＝F^-1(F(δ(x₂，y₂))·OTF₂(f_x，f_y)) 

h’、将第c步得到的第一帧静态代用点目标图像f₁(x，y)用第g’步得到的代用点目标匀速模糊图像f(x，y)中点目标所覆盖过的区域替换，得到带背景的代用点目标匀速模糊图像f^*(x，y)； 

或： 

将第e步得到的第二帧静态代用点目标图像f₂(x，y)用第g’步得到的代用点目标匀速模糊图像f(x，y)中点目标所覆盖过的区域替换，得到带背景的代用点目标匀速模糊图像f^*(x，y)。