改进的矩匹配遥感影像条带噪声去除方法研究与实现

遥感传感器在扫描成像过程中,由于感光单元间的响应差异和其他因素,有时会产生条带噪声,这严重影响了影像的应用。为了更好地利用这些影像,必须首先对影像进行去条带处理。首先对比分析两种基于同一个传感器单元获取的影像具有统计一致性假设的条带噪声去除算法,即均值归一化方法和矩匹配方法,再对矩匹配方法进行了改进,并在VC++6.0下分别编程实现。经过对有条带噪声的IRS5.8 m分辨率全色遥感影像进行处理和对比分析,在光谱保持和条带噪声去除效果综合考虑下,得出改进的矩匹配方法优于均值归一化方法。     

面向水体的HY-1B/COCTS图像条带噪声去除

HY-1B/COCTS是我国自主研发的第2颗海洋卫星HY-1B星搭载的水色水温扫描仪(Chinese ocean color and temperature scanner,COCTS)。由于COCTS的不同探测器对地物光谱响应有差异,其图像的行间存在明暗的条带噪声。针对COCTS图像在水色遥感中的应用特点,在分析可见光-近红外波段地物光谱特征的基础上,使用其第4和第8波段数据构建的归一化差分水体指数(normalized difference water index,NDWI)提取图像的水体信息;采用矩匹配法对COCTS图像水体区域的条带噪声进行去除,并以均值、标准差、信噪比、偏度、峰度、信息熵和平均梯度7个指标对条带噪声去除后的COCTS图像进行质量评价。结果表明,该方法能有效消除图像的条带噪声,使图像质量得到改善。     

一种直方图匹配和线性空间滤波相结合的条带噪声去除方法

航天和航空遥感图像中,普遍存在着条带噪声(stripe noise),任何使用多个探测元进行获取图像的遥感器图像数据中均存在条带噪声。本文针对CBERS-02星图像中的两类条带噪声:探测元间条带噪声和横向随机条带噪声,提出了一种直方图匹配和线性空间滤波相结合的去条带噪声方法。其中直方图匹配用于去除探测元间的条带噪声,线性空间滤波用于消除横向随机条带噪声。实验结果表明,该方法能有效去除CBERS-02星影像中的条带噪声,并且能很好地保证图像质量。最后,从定性和定量两个方面进一步说明了该方法的有效性。     

采用灰度分割的自适应矩匹配条带噪声去除方法

针对国产卫星全色影像中的随机条带噪声现象,提出了一种采用灰度分割的自适应矩匹配条带噪声去除方法。该方法首先将不同反射特性的地物按照灰度差异进行分割处理,然后对每一个分割区域分别采用标准矩匹配进行处理,从而抑制标准矩匹配处理过程中造成的灰度畸变。选取资源1号02C-HR光学影像进行实验,结果表明,与现有的去噪方法相比,所得图像质量有较大提升。     

双边滤波与矩匹配融合的高光谱影像条带噪声去除方法

针对环境减灾小卫星高光谱影像数据中存在的条带噪声,提出一种双边滤波与矩匹配方法融合的去除条带噪声方法。该方法克服了传统方法在去除条带噪声的同时带来新的噪声,并且边缘信息丢失等问题。最后进行了几种去除条带方法的比较试验,并且对试验结果进行了讨论。试验证明,提出的方法去除高光谱遥感影像的条带噪声效果明显,且能较好地保留原始影像中的地物信息。     

资源一号02C影像条带噪声去除的改进矩匹配方法

针对资源一号02C 影像条带噪声的去除,提出了一种改进的矩匹配方法。该方法以移动窗口的方式对大范围卫星影像数据进行分段处理,并根据窗口内影像的信息量,自适应地确定窗口大小,且在参考值获取时引入更合理的高斯加权均值。实验表明,与现有矩匹配方法相比,本文方法在取得良好去噪效果的同时,还具有自动化程度高、灰度失真小等优点。     

FY-3C/VIRR中红外图像太阳光污染订正

风云三号C星(FY-3C)上搭载的可见光红外扫描辐射计VIRR (Visible and Infra-Red Radiometer)是继承风云一号卫星光学成像仪器,它在高纬度昼夜交替区域附近由于地平线附近太阳光照射,导致仪器扫描镜和其他部件产生杂散光,导致对地观测图像被污染,尤其VIRR中红外第3通道(3.7μm)图像产生了严重条带噪声,影响了后续产品的质量精度和数据应用。本文根据图像条带噪声各向异性的特点,利用单向变分条带去除模型,对VIRR第3通道图像进行条带噪声去除研究,采用噪声去除前后图像行均值曲线与定量评价指标辐射质量改进因子IF (Improvement Factors of Radiometric Quality)和逆变异系数ICV (Inverse Coefficient of Variation)等进行去除结果评价。结果表明,单向变分模型对FY-3C VIRR第3通道观测数据太阳污染条带噪声具有较好的订正效果,实验中,PSNR提升到32.77 dB;在真实数据实验中,IF提升到16.99 dB。     

基于傅里叶变换的条带噪声去除方法研究

提出一种新的基于傅里叶变换去除条带噪声的方法,首先将图像从空间域转换到频率域,通过频谱图发现条纹噪声的周期性分布,根据傅里叶变换的线性性质、周期性质和图像在频率域越高频分量处频谱值越小的性质,去除条带噪声,与基于低通滤波的条带噪声去除方法进行比较,可以发现本文提出的方法效果较好,为遥感影像的条纹噪声去除方法研究提供了一个参考。     

中分辨率遥感图像条带噪声的去除

CMODIS是中国第一个发射上天的中分辨率成像光谱仪 ,它有 34个波段 ,波长范围从可见光到红外波段。CMODIS数据含有大量有很高实用价值的光谱信息。但是由于CMODIS传感器之间对接受的地物辐射信号的响应特性不同导致CMODIS数据中的许多波段含有大量的条带噪声 ,严重影响了CMODIS数据的解译和信息提取。在介绍了几种常用于TM ,MSS ,SPOT等多传感器遥感图像中的条带噪声去除方法基础上 ,提出了一种新的有限长脉冲响应滤波 (FIR)法 ,并比较了该方法和其它几种常用方法对几何纠正前后非均匀地物分布的CMODIS数据的去条带噪声结果。结果表明这种新方法要优于本文中提到的几种常用方法 ,具有很好的去条带噪声效果 ,同时保持图像原有信息。这种方法在其它多传感器遥感图像的条带噪声去除中也有很强的适用性。     

Terra MODIS数据28波段影像条带噪声去除方法

Terra卫星MODIS传感器影像中多个波段数据存在条带噪声,其中第28波段的数据受影响较为严重,且随着时间的推移噪声强度更大、噪声类型更加复杂。针对该波段同时受探元-探元噪声与镜面条带噪声影响的特点,本文在矩匹配方法的基础上,提出了基于曲线拟合与去除信号趋势项的条带噪声去除方法。实验结果表明,相对于传统方法,本文提出的两种条带去除方法具有更强的稳健性。     

数字天顶摄像仪中CCD星象亚像素定位的改进二维矩方法

在利用数字天顶摄像仪通过天文测量确定天文垂线偏差的工作中,要求对CCD数字图像中星象中心进行亚像素定位。本文利用MATLAB实现对FITS格式CCD天文图像的正常读取,并与FV读取结果比较分析。在已有亚像素定位的修正矩方法基础上,提出一种利用迭代法寻求合适门限对二维修正矩方法进行改善。利用MATLAB实现对实测图像数据的处理与分析,探讨门限的取值对不同星等恒星定位精度的影响,给出门限的最佳取值。通过与已有修正矩算法处理结果比较分析,在以往修正矩方法计算基础上改进计算区域后再用迭代法计算,暗星定位精度有了很大提高。     

HY-1A卫星COCTS数据条带消除的两种定量化方法比较

HY-1A卫星是中国第一颗海洋遥感卫星,水色水温扫描仪(COCTS)是其主要探测器。由于各探测单元的信号响应特性不同,导致COCTS数据含有大量条带噪声。这严重影响了图像的质量和可视性,对资料的定量化应用也是十分不利的。为了解决这个问题,本研究采用矩匹配及直方图匹配法,对COCTS数据进行条带消除。结果表明,两种方法都是有效的,能够在消除条带的同时保持数据原有的物理意义,并避免细节特征的丢失。但是从整体效果看,直方图匹配法更好一些。本研究的结果同样适用于其他以并扫方式获取数据的遥感器的条带消除。     

一种非共线TDI CCD成像数据内视场拼接方法

星载非共线TDI CCD成像数据的高质量内视场拼接是保证影像后续处理和应用的基础。本文提出了一种非共线TDI CCD成像数据内视场拼接方法,该方法基于物方投影面和相机的传感器几何模型,建立了从拼接影像像点到原始影像像点的坐标转换关系,进而采用间接法影像纠正的方式对原始影像进行重采样生成拼接影像。本文在描述非共线TDI CCD严格成像几何模型之后,详细叙述了方法的基本原理、潜在的误差来源以及方法的实现流程,并通过ZY-1 02C卫星的高分辨率（HR）相机成像数据进行了试验验证,对拼接精度的分析与评价证明了方法的可行性。     

CBERS-1 CCD星上定标数据在辐射校正中的应用

在0级图像中,由于成像方式、仪器本身及摄取图像时的条件等因素的影响,往往存在较严重的辐射畸变,直观表现是图像中明暗差异明显,搭接部分与其它区域的亮度不均一,造成明显的条带噪声等问题。文中介绍利用CBERS-1卫星CCD相机星载定标数据,去除这些缺陷的辐射校正方法,方法简单,便于实现,实际使用效果良好。     

大孔径静态干涉成像光谱仪图像的条纹消除与配准

大孔径静态干涉成像光谱仪获取的图像是叠加了干涉信息的二维图像,点干涉图的获取需要经过全视场的推扫,平台姿态误差会导致提取的干涉图存在误差,进而影响复原光谱准确性,因此,图像配准是干涉图提取的关键。由于图像受到干涉调制作用,导致传统的图像配准方法在应用于LASIS图像配准时配准精度有限。为了减弱干涉条纹对图像配准的影响,本文提出一种利用条纹模板消除LASIS图像条纹,再结合图像频域配准的方法实现LASIS图像的高精度配准。配准结果表明,本方法很好地消除了干涉条纹对配准精度的影响,配准精度可以达到0.029 4个像素,相对于已开展的LASIS图像配准方法,沿轨方向配准精度提高了45.48%,跨轨方向配准精度提高了52.22%,图像旋转精度提高了39.13%。     

中波红外图像条纹处理方法

卫星搭载的有效载荷在进行在轨对地观测过程中,受仪器本身特性和地球固有特性因素的影响,在图像上会产生多种观测失准和干扰现象。如图像旋转现象,蝴蝶结效应以及探元非均匀性条纹现象等。针对这类可以预见到的冗余和条纹,对仪器设计优化以及借助卫星星历轨道等辅助数据和成熟的图像处理算法可以对其实现有效地恢复。仪器在轨运行期间新引入的周期性或非周期性干扰,则需综合运用多种数据来源和关于干扰产生原理的先验知识,并结合图像处理手段实现图像恢复,同时保存原有辐射信息的真实性,为定量研究提供高质量可靠的数据准备。本研究针对某卫星中波红外图像干扰条纹,利用星上定标数据,并通过条纹现象分析和产生机理分析,探索了一种新的基于空域信号补偿原理的图像干扰条纹处理算法,通过大量图像数据处理实践证明,该算法对图像质量改善明显,且在动态范围和辐射信息保存方面优于传统频域滤波算法。     

亚m级卫星TDI CCD立体测绘相机成像仿真

以三角网和贴面纹理影像为精细地面模型的数据构成,以亚m级TDI CCD(time delay and iintegration charge coupled devices)立体测绘相机为仿真对象进行成像仿真。通过建立每个像元的"视线目标索引"判断目标对相机和太阳的可见视性,进而生成阴影。将TDI CCD焦平面细分成很多子CCD,同时将积分时间细分,计算"连续焦面辐照度影像"并实现静态MTF仿真,然后得到"时间平均静态影像"。实现了多级积分条件下的霰粒噪声仿真和TDI CCD多级动态积分成像的仿真。推导了相机安装角和光学节点从平台坐标系到物方坐标系的转换公式,结合姿态参数和CCD畸变参数,实现了任意侧摆角度和相机安装角度的成像仿真。     

HIGH PRECISION CCD CALIBRATION AND ITS APPLICATIONS

With the help of CCD images,the realization of high precision po-sitioning and measurement has become the basic standard for machine vision andreal time photogrammetry systems.However,deformation and other sorts ofdegradation occurring during transmission are major limiting factors of the preci-sion attainable with most current CCD cameras and frame grabbers.So a preciseradiometric and geometric transmission of images from CCD sensor to memory is afundamental aspect of CCD camera calibration.The geometric calibration system,which uses some image processing algorithms of the CCD camera based on the re-searched and developed system is discussed.The reliability and validity are alsodiscussed.The experimental results for the calibration of the CCD array will betaken as an important quality index for CCD evaluation.     

一种消除陆地卫星TM6夜间图像上干扰条带的滤波方法

本文介绍一种消除陆地卫星TM夜间图像上干扰条带的滤波方法。该方法的核心是用中位数判 错法首先判出干扰条带的位置,然后对原始图像上构成干扰条带的噪声点作二维空间域平滑滤波。 这种滤波方法不仅能消除干扰条带,而且能保存原始图像上的有用信息。通过滤波处理获得了较 满意的图像。