光學(xué)遙感圖像質(zhì)量提升及評(píng)價(jià)技術(shù)研究.pdf

1、光學(xué)遙感成像是一種重要的信息探測(cè)手段，它依靠接收目標(biāo)自身輻射來(lái)進(jìn)行信息獲取，在城市規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測(cè)、資源勘探等民用領(lǐng)域以及偵察預(yù)警、目標(biāo)識(shí)別等軍事領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值。在遙感成像鏈路過(guò)程中，遙感圖像會(huì)受到各種退化因素的影響，包括目標(biāo)輻射、大氣擾動(dòng)、光學(xué)成像系統(tǒng)、電子信號(hào)轉(zhuǎn)換、衛(wèi)星平臺(tái)顫振等，這些退化因素都會(huì)不同程度的引起遙感圖像的退化，導(dǎo)致圖像質(zhì)量的下降，影響了圖像的后續(xù)處理，嚴(yán)重制約了遙感圖像的應(yīng)用。利用在軌設(shè)備優(yōu)化手段耗資巨大、周期

2、長(zhǎng)，并且效果有限。在已有硬件條件下，如何通過(guò)軟件處理的手段，提出遙感圖像質(zhì)量改善提升的技術(shù)方法，一直是人們關(guān)注的重點(diǎn)。此外，對(duì)于遙感圖像建立客觀完善的圖像質(zhì)量定量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，為衛(wèi)星參數(shù)的調(diào)整和提升算法提供指導(dǎo)，也具重要的意義。本文通過(guò)對(duì)遙感成像鏈路的退化因素進(jìn)行分析，結(jié)合視覺顯著特性，重點(diǎn)研究了遙感圖噪聲水平估計(jì)和噪聲圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，研究并提出了多種遙感圖像質(zhì)量改善提升的處理算法，并針對(duì)月面模糊圖像質(zhì)量提升的任務(wù)，設(shè)計(jì)了針對(duì)性的圖像復(fù)原

3、方案和評(píng)價(jià)方法，滿足了任務(wù)需求。
　　分析了光學(xué)遙感圖像成像鏈路模型，建立了地物模型、大氣傳輸輻射模型、相機(jī)模型、軌道姿態(tài)模型。討論和分析了光學(xué)遙感成像主要的退化因素，針對(duì)每種類型的退化因素，分析了圖像退化產(chǎn)生的原因，建立了對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。
　　在遙感圖像質(zhì)量提升技術(shù)方面開展了深入研究。針對(duì)單幅圖像復(fù)原問(wèn)題，提出了一種基于自適應(yīng)參考圖的改進(jìn)RL非盲復(fù)原方法，通過(guò)引入兩個(gè)階段的自適應(yīng)參考圖，更為準(zhǔn)確地計(jì)算圖像邊緣信息，在振鈴抑

4、制和細(xì)節(jié)保持上有很好的表現(xiàn);利用同一目標(biāo)場(chǎng)景的長(zhǎng)曝光模糊圖像和短曝光噪聲圖像，提出了一種基于長(zhǎng)短曝光圖像對(duì)的圖像復(fù)原算法，引入局部約束掩膜矩陣和顯著性權(quán)重圖，有效增強(qiáng)了復(fù)原結(jié)果的細(xì)節(jié)，同時(shí)抑制了噪聲和振鈴效應(yīng);針對(duì)遙感圖像去噪，提出了一種基于非下采樣輪廓波變換和相對(duì)總變分約束的遙感圖像去噪方法;為了能夠綜合利用不同波段的遙感圖像信息，提出了一種基于多源圖像融合的遙感圖像信息量提升方法，結(jié)合顯著性提取和多尺度分解技術(shù)開展了多波段圖像融合研

5、究，融合結(jié)果有效保留和增強(qiáng)了不同波段圖像的信息，顯著提升了圖像信息量。
　　總結(jié)了典型的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，介紹了針對(duì)光學(xué)遙感圖像的幾種特定評(píng)價(jià)參數(shù)，分析了幾種遙感圖像信噪比計(jì)算方法的特點(diǎn)和適用范圍。為了能夠更好的實(shí)現(xiàn)圖像信號(hào)成分和噪聲成分的有效分離，構(gòu)建了圖像信號(hào)仿射重建模型，將噪聲圖分割為若干大小相當(dāng)?shù)膱D像塊，求解仿射重建模型得到信號(hào)圖。在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于噪聲水平累積的圖像噪聲和信噪比估計(jì)方法，計(jì)算出各圖像分塊的強(qiáng)度-噪

6、聲散點(diǎn)分布圖，并將圖像強(qiáng)度各區(qū)間噪聲標(biāo)準(zhǔn)差值加權(quán)求和得到噪聲水平累計(jì)值和信噪比累積指標(biāo)數(shù)值。結(jié)合人眼視覺對(duì)比敏感函數(shù)和仿射重建模型，提出了一種針對(duì)噪聲圖像的無(wú)參考質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，評(píng)價(jià)算法對(duì)不同數(shù)據(jù)庫(kù)都具有很好的主客觀一致性和準(zhǔn)確性。
　　開展了大像移月面模糊圖像復(fù)原技術(shù)研究，分析了大像移月面成像的任務(wù)需求和圖像特點(diǎn)，針對(duì)性地設(shè)計(jì)了兩種圖像復(fù)原算法，制定了整體的實(shí)驗(yàn)方案。分別開展了理論仿真實(shí)驗(yàn)和地面實(shí)拍仿真實(shí)驗(yàn)，對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)復(fù)原前后的圖