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基于IR-SFS算法空间目标红外影像3D重建

曾蔚 王汇源 刘莹奇 王斌 张振铎 曾子晗

曾蔚, 王汇源, 刘莹奇, 王斌, 张振铎, 曾子晗. 基于IR-SFS算法空间目标红外影像3D重建[J]. 中国光学, 2014, 7(3): 376-388. doi: 10.3788/CO.20140703.0376
引用本文: 曾蔚, 王汇源, 刘莹奇, 王斌, 张振铎, 曾子晗. 基于IR-SFS算法空间目标红外影像3D重建[J]. 中国光学, 2014, 7(3): 376-388. doi: 10.3788/CO.20140703.0376
ZENG Wei, WANG Hui-yuan, LIU Ying-qi, WANG Bin, ZHANG Zhen-duo, ZENG Zi-han. 3D reconstruction of space target IR image based on IR-SFS algorithm[J]. Chinese Optics, 2014, 7(3): 376-388. doi: 10.3788/CO.20140703.0376
Citation: ZENG Wei, WANG Hui-yuan, LIU Ying-qi, WANG Bin, ZHANG Zhen-duo, ZENG Zi-han. 3D reconstruction of space target IR image based on IR-SFS algorithm[J]. Chinese Optics, 2014, 7(3): 376-388. doi: 10.3788/CO.20140703.0376

基于IR-SFS算法空间目标红外影像3D重建

doi: 10.3788/CO.20140703.0376
基金项目: 

山东省自然科学基金资助项目(No.ZR2013FM032,No.2009ZRB01675)

详细信息
    通讯作者: 王汇源
  • 中图分类号: TN215;TJ765.43

3D reconstruction of space target IR image based on IR-SFS algorithm

  • 摘要: 在利用单幅影像的明暗恢复形状(Shape From Shading,SFS)三维重构算法的基础上,提出同时考虑外界辐射源和目标自身红外辐射的IR-SFS(infrared-SFS)算法。首先通过分析SFS算法原理和空间目标的红外成像特性,建立IR-SFS辐射方程并进行了仿真研究,然后利用温度场估计获得红外差值图,在人工合成的理想半球体、半圆柱体卫星红外影像上进行算法测试,并以美国STS107真实红外影像作为实验目标进行三维重建。实验结果表明,所提出IR-SFS算法经过参数优化后,与原SFS算法相比,重建模型的峰值信噪比更高,对STS107顶部舱门、尾翼、机舱、机舱内方形部件具有更佳显示度,整体效果得到明显改善。
  • [1] HORN B K P. Shape from shading:a method for obtaining the shape of a smooth opaque object from one view [D]. Boston:Massachu-setts Institute of Technology,1970. [2] HORN B K P. Obtaining Shape from Shading Information[M]. Cambridge:MIT Press,1989. [3] HORN B K P. The Variational Approach to Shape from Shading[M]. Cambridge:MIT Press,1989. [4] ZHANG R,TSAI P S,CRYER J E,et al.. Shape from shading:a survey[J]. Pattern Analysis and Machine Intelligence,1999,8(21):690-706. [5] DANIEL P,DENIS J. From deterministric to stochastic methods for shape from shading [C]. Asian Conference on Computer Vision,Taipei,Taiwan,China:ACCV2000,2000:187-192. [6] DUROU J D,FALCONE M,SAGONA M. Numerical methods for shape-from-shading:a new survey with benchmarks[J]. Computer Vision and Image Understanding,2008,109(1):22-43. [7] ZHENG Q F,CHELLAPPA R. Estimation of Illuminant Direction Albedo and Shape from Shading [C]. Proceedings CVPR '91.,IEEE Computer Society Conference,Maui,Hawaii,3-6 Jun 1991. [8] TSAI P S,SHAK M. Shape from shading using linear approxiamation[J]. Image and Vision Computing,1994,12(8):487-498. [9] WU X D,HUANG CH CH,LING Y SH. Surface temperature and infrared feature of a satellite[J]. Infrared and Laser Engineering,2011,40(5):805-810. [10] TOMBASCO J. Air force Maui optical & supercomputing site tutorial [C]. AMOS 2006 conference proceedings,Hawaii,USA,2006:979-972. [11] 王建立,陈涛,张景旭. 地基高分辨率光电成像望远镜总体需求及关键技术分析[J]. 光学 精密工程,2008,5(16):1-16. WANG J L,CHEN T,ZHANG J X. General requirement and key technologies for the ground-based high resolution EO imaging telescope[J]. Opt. Precision Eng.,2008,5(16):1-16.(in Chinese) [12] 张景旭. 国外地基光电系统空间目标探测进展[J]. 光学 精密工程,2008,5(16):17-23. ZHANG J X. Progress of foreign space target detection using the ground-based optoelectronic tracking system[J]. Opt. Precision Eng.,2008,5(16):17-23.(in Chinese) [13] 刘伟宁. 基于小波域扩散滤波的弱小目标检测[J]. 中国光学,2011,4(5):503-508. LIU W N. Dim target detection based on wavelet field diffusion filter[J]. Chinese Optics,2011,4(5):503-508.(in Chinese) [14] 靳永亮,王延杰,刘艳滢,等. 红外弱小目标的分割预检测[J]. 光学 精密工程,2012,20(1):171-178. JIN Y L,WANG Y J,LIU Y Y,et al.. Pre-detection method for samll infrated target[J]. Opt. Precision Eng.,2012,20(1):171-178.(in Chinese) [15] 邓建青,刘晶红,刘铁军. 基于DSP系统的超分辨率图像重建技术研究[J]. 液晶与显示,2012,27(1):114-120. DENG J Q,LIU J H,LIU T J. Super-resolution image reconstruction technology based on DSP system[J]. Chinese J. Liquid Crystals and Displays,2012,27(1):114-120.(in Chinese) [16] 王娴雅,陈钱,顾国华. 基于灰度相关的高分辨率红外图像重建[J]. 光学与光电技术,2009,7(2):33-36. WANG X Y,CHEN Q,GU G H. High resolution infrared image reconstruction based on pixel gray correlation[J]. Optics Optoelectronic Technology,2009,7(2):33-36.(in Chinese)
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-12-16
  • 修回日期:  2014-02-13
  • 刊出日期:  2014-05-25

基于IR-SFS算法空间目标红外影像3D重建

doi: 10.3788/CO.20140703.0376
    基金项目:

    山东省自然科学基金资助项目(No.ZR2013FM032,No.2009ZRB01675)

    通讯作者: 王汇源
  • 中图分类号: TN215;TJ765.43

摘要: 在利用单幅影像的明暗恢复形状(Shape From Shading,SFS)三维重构算法的基础上,提出同时考虑外界辐射源和目标自身红外辐射的IR-SFS(infrared-SFS)算法。首先通过分析SFS算法原理和空间目标的红外成像特性,建立IR-SFS辐射方程并进行了仿真研究,然后利用温度场估计获得红外差值图,在人工合成的理想半球体、半圆柱体卫星红外影像上进行算法测试,并以美国STS107真实红外影像作为实验目标进行三维重建。实验结果表明,所提出IR-SFS算法经过参数优化后,与原SFS算法相比,重建模型的峰值信噪比更高,对STS107顶部舱门、尾翼、机舱、机舱内方形部件具有更佳显示度,整体效果得到明显改善。

English Abstract

曾蔚, 王汇源, 刘莹奇, 王斌, 张振铎, 曾子晗. 基于IR-SFS算法空间目标红外影像3D重建[J]. 中国光学, 2014, 7(3): 376-388. doi: 10.3788/CO.20140703.0376
引用本文: 曾蔚, 王汇源, 刘莹奇, 王斌, 张振铎, 曾子晗. 基于IR-SFS算法空间目标红外影像3D重建[J]. 中国光学, 2014, 7(3): 376-388. doi: 10.3788/CO.20140703.0376
ZENG Wei, WANG Hui-yuan, LIU Ying-qi, WANG Bin, ZHANG Zhen-duo, ZENG Zi-han. 3D reconstruction of space target IR image based on IR-SFS algorithm[J]. Chinese Optics, 2014, 7(3): 376-388. doi: 10.3788/CO.20140703.0376
Citation: ZENG Wei, WANG Hui-yuan, LIU Ying-qi, WANG Bin, ZHANG Zhen-duo, ZENG Zi-han. 3D reconstruction of space target IR image based on IR-SFS algorithm[J]. Chinese Optics, 2014, 7(3): 376-388. doi: 10.3788/CO.20140703.0376
参考文献 (1)

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