[0005] 针对现有技术存在的不足，本发明提出了一种场景实时自动去雨成像处理方法及装置，在成像过程中先进行光学信息分析，再辅助简单的后处理的方法及装置，可以有效地避免后处理过程中计算时间长，计算耗能多的问题，实时自动去雨成像。基于成像硬件与算法软件计算结合的方式，旨在解决目前的成像去雨纯靠算法软件而导致计算耗时多、耗能多等问题。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供了一种场景实时自动去雨成像处理方法及装置，主要思路体现为：构造傅里叶变换与反变换系统(简称傅里叶光路装置)；直接面向自然场景，反射镜组(大视场反射镜与另一面反射镜)将场景成像作为傅里叶系统的输入；利用SLM构造空间滤波器而实现空间滤波，SLM为空间光调制器；成像传感器获取信号，并使用FPGA简单计算，实时获得去雨结果，FPGA即现场可编程门阵列。具体如下：
[0007] 一种场景实时自动去雨成像处理装置，依次包括处于同一光轴上的反射镜组、第一傅氏透镜、SLM、第二傅氏透镜、成像传感器、FPGA，反射镜组成像面、第一傅氏透镜、频谱面、第二傅氏透镜、成像传感器，这五者依次之间相距为f，第一傅氏透镜和第二傅氏透镜规格一致，焦距为f，构成傅里叶系统；SLM位于频谱面上，所述FPGA分别与SLM和成像传感器连接，成像传感器安装附着于FPGA。
[0008] 进一步的，所述的反射镜组包括大视场凹面反射镜和第一凹面反射镜，所述反射镜组采用凹面反射式成像。
[0009] 进一步的，所述的大视场反射镜的焦距f1、第一反射镜的焦距f2，调整相互位置而满足高斯成像公式，使得无穷远处自然场景可清晰成像于第一傅氏透镜的前焦面，即反射镜组成像面与第一傅氏透镜的前焦面重合。
[0010] 进一步的，利用SLM在空间构造滤波器，从而实现空间滤波，所述的SLM是透射式电寻址空间光调制器；滤波器分布的具体结构由FPGA控制。
[0011] 进一步的，在傅里叶系统的频谱面利用SLM构造空间滤波器而实现空间滤波，并且在成像传感器进行图像采集，全自动地进行连续2次图像采集过程；第一次通过FPGA控制SLM构造第一滤波器，第一滤波器采用低通与部分高通结合的滤波器，低通部分半径r1，高通部分为随机分布的局部选通，成像传感器采集图像s1；第二次通过FPGA控制SLM构造第二滤波器，第二滤波器为带通滤波器，带通的内外半径分别为r2、r3，成像传感器采集图像s2；FPGA输出信号给SLM构造不同的滤波器并由成像传感器采集图像，过程均自动化实现。
[0012] 一种场景实时自动去雨成像处理方法，包括以下步骤：
[0013] 构造傅里叶光路装置；设计搭建反射镜组使自然景物准确接入傅里叶光路；在傅里叶系统的频谱面利用空间光调制器SLM构造空间滤波器而实现空间滤波；最终在FPGA端上实现图像采集，并且计算获取探测结果；
[0014] 傅里叶光路装置从场景端到成像端，包括反射镜组，第一傅氏透镜，SLM，第二傅氏透镜，成像传感器，FPGA；成像传感器安装附着于FPGA，SLM的控制信号来自FPGA；所述反射镜组包括大视场凹面反射镜和第一凹面反射镜。
[0015] 进一步的，所述傅里叶光路装置的设计为：
[0016] 所述反射镜组，第一傅氏透镜，SLM，第二傅氏透镜，成像传感器，FPGA处于同一光轴上，第一傅氏透镜与第二傅氏透镜构成傅里叶系统，两透镜规格一致，焦距均为f；反射镜组成像面、第一傅氏透镜、频谱面、第二傅氏透镜、成像传感器依次之间相距为f；自然场景经反射镜组成像于第一傅氏透镜前焦面上，实现傅里叶变换，呈现在频谱面上，即第一傅氏透镜的后焦面且第二傅氏透镜的前焦面，为SLM滤波提供位置，而后继续利用第二傅氏透镜反变换到成像传感器实现空域成像并被采集。
[0017] 进一步的，反射镜组使自然场景准确接入傅里叶光路装置的方法为：
[0018] 面向具体的自然场景时，根据大视场凹面反射镜的焦距f1、第一凹面反射镜的焦距f2，调整相互位置而满足高斯成像公式，使得无穷远处自然场景可清晰成像于第一傅氏透镜的前焦面，即反射镜组成像面与第一傅氏透镜的前焦面重合，此时认为自然景物准确接入傅里叶光路。
[0019] 进一步的，在傅里叶系统的频谱面利用SLM构造空间滤波器而实现空间滤波，并且在成像传感器进行图像采集具体方法为：
[0020] 自然场景在第一傅氏透镜的后焦面上形成傅里叶频谱信息，利用SLM在空间构造滤波器，从而实现空间滤波；所述SLM是透射式电寻址空间光调制器，滤波器分布的具体结构由FPGA控制；通过FPGA控制SLM及成像传感器，全自动地进行连续2次图像采集过程；第一次通过FPGA控制SLM，采用第一滤波器，成像传感器采集图像s1；第二次通过FPGA控制SLM构造第二滤波器，成像传感器采集图像s2；FPGA输出信号给SLM并由成像传感器采集图像，都是程序自动化实现；
[0021] 通过FPGA编程控制SLM及成像传感器，全自动地进行连续2次图像采集过程，采用了2次不同的滤波器结构，第一滤波器是低通与部分高通结合的方式，低通部分半径r1，高通部分是随机分布的局部选通；第二滤波器是带通，带通的内外半径分别为r2，r3。
[0022] 进一步的，在FPGA上计算去雨结果，其特征在于利用s1与s2，在FPGA上，计算g＝w1R(s1)+w2s2，即最终的去雨结果，其中w1、w2为权重系数，要求两者之和为1，R(s1)为对s1的锐化操作。
[0023] 本发明的有益效果与优势：
[0024] 现有的自然景物去雨，都是基于图像算法的方法，即基于纯软件的方法，都是系统采集了图像后再进行处理，未能在成像链路优化的角度上实行软硬计算结合的思路，耗时耗能。而本发明则是直接面向自然场景，融入了光学计算分析手段，而FPGA层面的算法软件所承担的任务大大减少，大大提升了计算速度，也减少了由于大量运算带来的耗能。尤其是计算速度的几何级提升，可广泛应用于安防监控、行车辅助仪、手机成像处理等具体的民用任务中。
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