论文摘要：图像上散斑的消除

　　图像上散斑是一种常见的现象。一种是在相干波存在的领域内，散斑的存在是很难避免的，诸如全息学，相干处理，相干成像，合成孔径雷达，声成像，星体观察和微波等领域都有散斑的存在。另一种是在非相干的情况下，由于传播介质的不均匀性，例如空气中存在的颗粒状尘埃物质，还有由于某些原因造成的在物体本身表面上就存在的散斑，例如一片叶子表面上的斑点等等。总之，凡图像上的无规则的斑点我们都称之为图像上的散斑。 　　图像上散斑的存在不仅影响像的分辨率，而且使像的外观被散斑场的颗粒状结构所调制，对于观察极为不利。因此，人们设法对散斑进行消除或减弱。但以前人们所研究的减弱散斑的技术和方法都主要集中在相干成像情况下对激光散斑而采取的措施或方法。或用相干滤波的光信息处理方法对散斑进行消除或减弱。但是，这两种方法都有它的局限性。它不能对一般情况下图像上的散斑进行有效的消除或减弱，这是因为。第一，对激光散斑的消除是在成像的过程中通过有限孔径扫描的方法，即利用有限孔径扫描像场或扫描光瞳平面的方法，使激光散斑得以减弱，这是因为激光散斑的形成是一个随机分布叠加的结果，通过上述方法就改变了他们的统计特性，从而使散斑得以平均化，但对图像上的散斑点，形成过程已经结束，而已固化在图像上，这种方法显然不能直接用来消除图像上的散斑。第二，若利用相干滤波的方法来消除图像上的散斑，当图像上的空间频率和散斑的空间频率相差比较大时，可以通过低通（或高通）滤波的方法来消除图像的散斑，但这也将导致图像上的高频（或低频）信息损失掉，而影响图像的清晰度或对比度。或在相干滤波系统中在频谱面上采用补偿滤波器（即逆滤波器）对图像进行恢复或消模糊，这主要是用于处理在摄影时，由于图像系统像差，目标和底片之间相对运动，离焦，大气扰动等因素，记录下的模糊像。因此单纯使用上述任何一种方法来减弱或消除图像上的散斑都将难于奏效，不可能达到理想的效果。 　　由于对现成的已固化在图像上的散斑如何减弱或消除而未见涉及，然而这种情况恰恰是现实中大量存在的，所以研究如何减弱图像上的散斑是很有现实意义的。本文就针对这一情况进行了研究，我们研究发现若利用4F系统用扩束准直的激光照在带有散斑的图像上，然后在频谱面上用可运动的孔径对频谱进行扫描，这时在像面就会得到重新合成的图像，这是由于原图像上的散斑在每时通过孔径的加权值不同，这样在各个时刻散斑点在像面上的位置就不会在同一位置，在像面上原图像上的散斑点得以积分平均化，从而使得图像上散斑得以比较好的消除或减弱，而原图像上的像则是一个有规则的迭加，从而在像面上的像是原图像上的像的再现。 　　本文通过对利用有限运动孔径扫描像场或扫描光瞳平面的方法而使激光散斑得以减弱进行了理论分析，分别得出了被减弱的散斑的统计特性的表达式；时间平均的自相关函数和时间平均强度的概率密度函数，而且这些被减弱的散斑的统计特性仅依赖孔径的形状和它的运动方式。并对4F系统对图像的处理作了简要的论述，并推导出了对频谱面上利用有限孔径的转动而在像面上使散斑得以强度平均化的概率密度函数。这就从理论上阐述了利用4F系统在频谱面上用运动的孔径对频谱进行扫描而使图像上散斑得以减弱的理论根据。并为此作了大量的实验验证，从而证实利用4F系统在频谱面上用可运动的有限孔径对频谱进行扫描消除或减弱图像上的散斑的方法是行之有效的，而且简单易行，不失为一个具有实用价值的图像处理方法。