遙感影像綜合評價與自適應(yīng)復(fù)原方法研究

王榮彬

中國土地勘測規(guī)劃院，北京 100035

遙感影像綜合評價與自適應(yīng)復(fù)原方法研究

王榮彬

中國土地勘測規(guī)劃院，北京 100035

遙感數(shù)據(jù)在獲取過程中經(jīng)常受到各種因素的干擾，導(dǎo)致觀測影像質(zhì)量降低，為后續(xù)的數(shù)據(jù)應(yīng)用造成困難。為了緩解以上問題，一方面需要對遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量評價，在現(xiàn)有條件下選擇質(zhì)量更優(yōu)的遙感影像，同時過濾質(zhì)量太差而無法使用的數(shù)據(jù)；另一方面，在沒有高質(zhì)量影像的條件下，通常需要對低質(zhì)量的遙感影像進(jìn)行復(fù)原處理，以提升影像的應(yīng)用潛力。因此，影像評價與影像復(fù)原是遙感信息處理與應(yīng)用中的重要基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。

雖然遙感影像評價與復(fù)原問題在學(xué)術(shù)與應(yīng)用領(lǐng)域一直廣受關(guān)注，但現(xiàn)有研究仍然不能滿足處理與應(yīng)用需求。如何考慮多種輻射指標(biāo)對遙感影像進(jìn)行綜合評價，以及如何針對不同影像的特征進(jìn)行自適應(yīng)復(fù)原，是當(dāng)前需要解決的主要難題。本論文針對以上問題，圍繞遙感影像的評價與復(fù)原進(jìn)行了研究，具體內(nèi)容如下。

(1) 針對現(xiàn)有遙感影像噪聲與調(diào)制傳遞函數(shù)MTF評價方法自動化程度不足、需要人工干預(yù)的問題，提出了最優(yōu)評價區(qū)域的自動選取與評價方法。在噪聲評價方面，提出了一種迭代優(yōu)化的勻質(zhì)區(qū)選擇方法，可以解決傳統(tǒng)方法中影像勻質(zhì)區(qū)自動選擇困難的難題，并通過設(shè)計基于卷積運算的評價指標(biāo)實現(xiàn)對噪聲水平的穩(wěn)健估計。在影像MTF評價方面，針對傳統(tǒng)方法往往需要人工選取刃邊的問題，提出了一種自動檢測影像邊緣并提取最優(yōu)刃邊的方法，從而實現(xiàn)MTF的自動計算。試驗結(jié)果表明，本文所提出的自動化評價方法準(zhǔn)確有效，可以極大地提高遙感影像噪聲和模糊評價的自動化程度。

(2)在系統(tǒng)總結(jié)、改進(jìn)現(xiàn)有遙感影像評價指標(biāo)的基礎(chǔ)上，提出了一套遙感影像質(zhì)量綜合評價的方法。綜合考慮了灰度分布、信息量、清晰度、分辨率、噪聲、云量、無效像元等指標(biāo)，并融入了基于參考影像的評價指標(biāo)，在大量數(shù)據(jù)測試的基礎(chǔ)上，確定了每項指標(biāo)對應(yīng)優(yōu)、良、中、差的最優(yōu)閾值。同時進(jìn)一步從模糊理論出發(fā)，通過構(gòu)建模糊評價矩陣，對多種單指標(biāo)評價結(jié)果進(jìn)行綜合考慮，建立了對遙感影像輻射質(zhì)量進(jìn)行綜合評定的方法。試驗結(jié)果表明，本文提出的綜合評價方法能準(zhǔn)確評價遙感影像的綜合質(zhì)量，與人眼主觀評價具有良好的一致性。

(3) 提出了一種自適應(yīng)非局部正則化的遙感影像噪聲去除方法。針對傳統(tǒng)去噪方法僅利用鄰域信息、不能高效去除噪聲的缺點，本文在非局部計算框架下開展去噪方法的研究，并重點解決去噪?yún)?shù)的自適應(yīng)選取問題。為了對不同區(qū)域施加不同的去噪強度，通過計算局部噪聲強度和標(biāo)準(zhǔn)差，并以此構(gòu)建非局部模型的權(quán)值函數(shù)，從而建立了自適應(yīng)的非局部總變分去噪模型。試驗結(jié)果表明該方法能針對影像的不同結(jié)構(gòu)區(qū)域自適應(yīng)調(diào)節(jié)去噪強度，可以在去除遙感影像噪聲的同時，有效保護(hù)影像的邊緣、紋理等細(xì)節(jié)信息。

(4) 提出了一種自適應(yīng)交替迭代的遙感影像盲去模糊方法?；谧畲蠛篁灨怕使烙嬂碚摽蚣?，建立對遙感影像與模糊函數(shù)進(jìn)行聯(lián)合求解的去模糊模型，并采用交替迭代的方法對影像和模糊函數(shù)進(jìn)行求解；在影像求解的迭代過程中，充分利用中間復(fù)原影像求解數(shù)據(jù)一致性項和正則化項的函數(shù)值，并通過建立相應(yīng)的求解準(zhǔn)則，自適應(yīng)求解影像與模糊函數(shù)的正則化參數(shù)。試驗結(jié)果表明，本文提出的盲復(fù)原方法能夠較為準(zhǔn)確地估計模糊函數(shù)，并根據(jù)不同的影像特征實現(xiàn)自適應(yīng)的影像去模糊處理，可有效提高處理精度與效率。

Author：WANG Rongbin(1976—)，male，received his doctoral degree from Wuhan University on June 2014，majors in remote sensing information processing.

E-mail：wangrongbin@mail.clspi.org.cn

Comprehensive Evaluation and Adaptive Restoration of Remotely Sensed Images

WANG Rongbin

China Land Surveying and Planning Institute, Beijing 100035, China

王榮彬.遙感影像綜合評價與自適應(yīng)復(fù)原方法研究[J].測繪學(xué)報，2016,45(12)：1496.

10.11947/j.AGCS.2016.20160386. WANG Rongbin.Comprehensive Evaluation and Adaptive Restoration of Remotely Sensed Images[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica,2016,45(12):1496. DOI:10.11947/j.AGCS.2016.20160386.

TP75：P237

D

1001-1595(2016)12-1496-01

國家自然科學(xué)基金(41401530)；測繪地理信息公益性行業(yè)科研專項(201412002)

2016-08-08

王榮彬(1976—)，男，高級工程師，2014年6月畢業(yè)于武漢大學(xué)，獲工學(xué)博士學(xué)位(指導(dǎo)教師：李平湘教授)，研究方向為遙感信息處理。