專利名稱：衛(wèi)星圖像自適應(yīng)復(fù)原方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及遙感數(shù)字圖像處理領(lǐng)域，特別涉及一種基于周期加平滑圖像分解和復(fù)數(shù)小波包域的衛(wèi)星圖像自適應(yīng)復(fù)原方法。
背景技術(shù)：
在過去的幾十年中，遙感圖像的復(fù)原一直是國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)的熱點(diǎn)問題，大致可分為單尺度和多尺度兩種方法。比較經(jīng)典的單尺度方法包括Wiener反卷積方法，Andre Jalobeanu的RHEA方法，Richrdson-Lucy方法，TiWionov正則化方法等等。所有這一類單尺度去卷積方法的問題在于，對于強(qiáng)方向性或者細(xì)節(jié)性的局部紋理，不能起到很好的增強(qiáng)作用，反而會出現(xiàn)一些虛假瑕疵；另外由于優(yōu)化過程需要迭代，所以單尺度方法的速度往往較慢。以小波變換為基礎(chǔ)的多尺度方法是目前研究的重點(diǎn)，常見的有實(shí)數(shù)小波、小波包等等。多尺度方法的優(yōu)勢在于對圖像的局部紋理可以有非常好的增強(qiáng)效果，而同時抑制平坦區(qū)域的噪聲；如果不涉及迭代，通常速度較快。但是多尺度方法通常需要在分解域中修改系數(shù)并反變換回空間域，因此很容易產(chǎn)生振鈴效應(yīng)。由于衛(wèi)星圖像的特殊性以及圖像復(fù)原本身固有的病態(tài)性、復(fù)雜性，衛(wèi)星圖像復(fù)原還存在著一些難以解決的問題(1)邊界振鈴。衛(wèi)星圖像尺寸往往非常巨大，所以在實(shí)際的工程應(yīng)用中一般會先將圖像進(jìn)行分割，并行處理后再進(jìn)行圖像拼接。但是圖像的分割會造成邊界截斷，現(xiàn)有方法在進(jìn)行復(fù)原處理時都會產(chǎn)生或多或少的邊界振鈴，當(dāng)復(fù)原后的子圖像拼接為最終結(jié)果時，在接邊處這種人工瑕疵視覺上非常明顯，并且這種造假一旦引入就很難消除。( 噪聲增益。通常情況下反卷積的卷積核都為低通濾波器，在高頻區(qū)域大部分值都接近于零，所以直接求解反卷積就會過于放大高頻域的噪聲。如果卷積核存在估計誤差，就會加劇這種病態(tài)性。( 方向性紋理豐富。高分辨率的衛(wèi)星圖像，包含大量的方向性和細(xì)節(jié)性的局部紋理，單尺度方法對這類紋理不能起很好的增強(qiáng)作用，而傳統(tǒng)小波工具對方向的選擇特性較弱，對這類強(qiáng)方向性紋理的保持也具有一定局限性。綜上，現(xiàn)有遙感圖像復(fù)原技術(shù)還沒有能夠同時解決邊界振鈴、噪聲增益和保持強(qiáng)方向性紋理的有效方法。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題包括如何解決現(xiàn)有復(fù)原方法難以避免的邊界振鈴現(xiàn)象，如何實(shí)現(xiàn)在去模糊的同時抑制噪聲(特別是彩色噪聲)的增益，以及如何保持強(qiáng)方向性紋理區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對高頻信息豐富的衛(wèi)星圖像的有效復(fù)原。( 二 )技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種衛(wèi)星圖像自適應(yīng)復(fù)原方法，包括步驟 Si，利用周期加平滑圖像分解技術(shù)，將模糊衛(wèi)星圖像Y分解成為周期信號P和平滑信號S兩部分；S2，對衛(wèi)星圖像退化參數(shù)進(jìn)行估計；S3，利用所述參數(shù)估計結(jié)果對所述周期信號P進(jìn)行基于復(fù)數(shù)小波包域的自適應(yīng)復(fù)原，得到周期信號P的復(fù)原結(jié)果、；以及S4，將所述周期信號P的復(fù)原結(jié)果、加上所述平滑信號S，作為衛(wèi)星圖像最終的復(fù)原結(jié)果X。優(yōu)選地，所述步驟S2中圖像退化參數(shù)估計包括MTF參數(shù)估計和噪聲參數(shù)估計。優(yōu)選地，所述步驟S3中基于復(fù)數(shù)小波包域的自適應(yīng)復(fù)原包括利用復(fù)數(shù)小波包工具，對周期信號P先去卷積再多頻段建模分析降噪，進(jìn)行去模糊和降噪的復(fù)原處理。(三)有益效果本發(fā)明的技術(shù)方案具有如下有益效果不僅較好地解決了現(xiàn)有復(fù)原方法難以避免的邊界振鈴現(xiàn)象，還通過合理加強(qiáng)先驗(yàn)?zāi)Ｐ偷募僭O(shè)和限制，提高了退化參數(shù)自適應(yīng)估計的準(zhǔn)確度，并且充分發(fā)揮了復(fù)數(shù)小波包工具的近似平移不變性和更豐富的方向選擇性(6個方向響應(yīng))的優(yōu)點(diǎn)，在去模糊的同時實(shí)現(xiàn)對噪聲(特別是彩色噪聲)的抑制，出色地保持了強(qiáng)方向性紋理區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對高頻信息豐富的衛(wèi)星圖像的有效復(fù)原。實(shí)驗(yàn)證明，除了視覺效果的明顯優(yōu)勢以外，該方法在信噪比(SNR)以及結(jié)構(gòu)相似度(SSIM)指標(biāo)上都優(yōu)于其他方法， 可以支持大規(guī)模圖像數(shù)據(jù)的并行計算和業(yè)務(wù)化運(yùn)行，具有實(shí)際的工程應(yīng)用價值。


圖1為本發(fā)明衛(wèi)星圖像自適應(yīng)復(fù)原方法的流程圖；圖2A-2F為將一幅衛(wèi)星圖像分別利用Wiener方法、Richardson-Lucy方法、[S. Cho et al. 2009]方法、實(shí)數(shù)小波方法、復(fù)數(shù)小波包方法以及本發(fā)明復(fù)原方法進(jìn)行復(fù)原后的效果示例圖；圖3A-3F分別為另一幅衛(wèi)星圖像的原始清晰圖像、模糊加噪聲的圖像、利用 Wiener方法、[S. Cho et al. 2009]方法、實(shí)數(shù)小波方法以及本發(fā)明復(fù)原方法進(jìn)行復(fù)原后的效果示例圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不是限制本發(fā)明的范圍。如圖1所示，本發(fā)明所述的衛(wèi)星圖像自適應(yīng)復(fù)原方法包括步驟S1，利用周期加平滑圖像分解技術(shù)，將模糊衛(wèi)星圖像Y分解成為周期信號P和平滑信號S兩部分；S2，對衛(wèi)星圖像退化參數(shù)進(jìn)行估計；S3，利用所述參數(shù)估計結(jié)果對所述周期信號P進(jìn)行基于復(fù)數(shù)小波包域的自適應(yīng)復(fù)原，得到周期信號P的復(fù)原結(jié)果、；以及S4，將所述周期信號P的復(fù)原結(jié)果 Xp加上所述平滑信號S，作為衛(wèi)星圖像最終的復(fù)原結(jié)果X。所述步驟Si，首先利用周期加平滑圖像分解技術(shù)，將模糊圖像分解成為周期信號 P和平滑信號S兩部分，只對其中的周期信號P進(jìn)行反卷積處理，通過這種方法來消除頻域處理造成的邊界振鈴。對于一個MXN的離散圖像U e Ri2, Ω = {0，. . M_l} X {0，. . Ν-1}，其周期元素P 的計算如下公式所示V(q.r) S Ω(Ο,Ο),
并且
權(quán)利要求
1.一種衛(wèi)星圖像自適應(yīng)復(fù)原方法，其特征在于，包括步驟Si,利用周期加平滑圖像分解技術(shù)，將模糊衛(wèi)星圖像Y分解成為周期信號P和平滑信號 S兩部分；S2，對衛(wèi)星圖像退化參數(shù)進(jìn)行估計；S3，利用所述參數(shù)估計結(jié)果對所述周期信號P進(jìn)行基于復(fù)數(shù)小波包域的自適應(yīng)復(fù)原， 得到周期信號P的復(fù)原結(jié)果Xp ；以及S4,將所述周期信號P的復(fù)原結(jié)果、加上所述平滑信號S，作為衛(wèi)星圖像最終的復(fù)原結(jié)果Xo
2.如權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星圖像自適應(yīng)復(fù)原方法，其特征在于，所述步驟S2中圖像退化參數(shù)估計包括MTF參數(shù)估計和噪聲參數(shù)估計。
3.如權(quán)利要求1或2所述的衛(wèi)星圖像自適應(yīng)復(fù)原方法，其特征在于，所述步驟S3中基于復(fù)數(shù)小波包域的自適應(yīng)復(fù)原包括利用復(fù)數(shù)小波包工具，對周期信號P先去卷積再多頻段建模分析降噪，進(jìn)行去模糊和降噪的復(fù)原處理。
全文摘要
本發(fā)明為一種衛(wèi)星圖像自適應(yīng)復(fù)原方法，包括步驟S1，利用周期加平滑圖像分解技術(shù)，將模糊衛(wèi)星圖像Y分解成為周期信號P和平滑信號S兩部分；S2，對衛(wèi)星圖像退化參數(shù)進(jìn)行估計；S3，利用所述參數(shù)估計結(jié)果對所述周期信號P進(jìn)行基于復(fù)數(shù)小波包域的自適應(yīng)復(fù)原，得到周期信號P的復(fù)原結(jié)果XP；以及S4，將所述周期信號P的復(fù)原結(jié)果XP加上所述平滑信號S，作為衛(wèi)星圖像最終的復(fù)原結(jié)果X。本發(fā)明復(fù)原方法可以避免邊界振鈴現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)在去模糊的同時抑制噪聲(特別是彩色噪聲)的增益，以及保持強(qiáng)方向性紋理區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對高頻信息豐富的衛(wèi)星圖像的有效復(fù)原。
文檔編號G06T5/00GK102339460SQ20111024059
公開日2012年2月1日 申請日期2011年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月19日
發(fā)明者張硯, 李先穎, 滿益云, 胡事民 申請人:北京空間機(jī)電研究所, 清華大學(xué)