面向极端火箭发射环境的硬件-算法协同设计高动态范围成像与去雾框架

在火箭发射过程中，对关键力学参数（如羽流流场、激波结构和喷嘴振荡）进行定量光学测量面临着由极端成像条件带来的严峻挑战。剧烈燃烧会产生密集的颗粒雾霾和超过 120 dB 的亮度变化，从而降低图像数据质量，并影响后续的光度测量和速度测量分析。为了解决这些问题，我们提出了一种硬件-算法协同设计框架，该框架结合了定制的空间变化曝光（SVE）传感器和物理感知去雾算法。SVE 传感器通过单次拍摄获取多曝光数据，从而无需依赖理想化大气模型即可实现鲁棒的雾霾评估。我们的方法动态估计雾霾密度，执行区域自适应光照优化，并应用多尺度熵约束融合来有效分离雾霾与场景辐射度。在真实发射图像和受控实验上的验证表明，该框架在恢复羽流和发动机区域的物理精确视觉信息方面表现出优越性能。这为提取关键力学参数（包括粒子速度、流动不稳定性频率和结构振动）提供了可靠的图像基础，从而支持极端航空航天环境下的精确定量分析。