[發明專利]遙感圖像光照一致性定量評價方法

有效

• 申請號: 201210455359.9
• 申請日: 2012-11-14
• 公開（公告）號: CN102999903A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 陳強;孫權森;夏德深;張國際
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T5/40
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明屬于一種定量評價方法，特別是一種遙感圖像光照一致性定量評價方法。

背景技術

高分辨率圖像比對法是圖像質量評價中簡單而又行之有效的方法，其前提是兩幅用于比較的高低分辨率圖像具有良好的一致性。但實際情況往往很難滿足這些一致性要求，為了使不能滿足光照一致性的圖像也能用于衛星在軌參數監測，需要進行光照一致性校正。目前對圖像光照一致性校正的處理并沒一個完整的體系，大多數方法是在人臉識別中提取光照不變量，或是利用伽馬校正，Retinex等方法消除單幅圖像中過量或過暗的區域。對于圖像光照一致性的程度沒有具體的度量指標，只能通過人眼的主觀感覺來評定，本發明對處理前和處理后的圖像作定量評價，使得各種校正方法能夠被定量的比較，而不僅僅再依靠主觀感受來評定。

多幅圖像間的光照校正方法有直方圖均衡化，小波直方圖均衡化，?局部直方圖均衡化，自適應直方圖均衡化。直方圖均衡化方法簡單實用，當對光照一致性要求比較寬泛時，具有一定的應用價值，當后續處理要求消除不同光照所帶來的影響較為嚴格時，則顯示出其局限性。單幅圖像的校正方法有伽馬校正，同態濾波，單尺度Retinex，多尺度Retinex，單尺度自商圖像，多尺度自商圖像對數全變分，基于變換域的方法，基于梯度域的方法等。這些方法對于單幅圖像的明暗區域調節，動態范圍壓縮，顏色保真等效果非常理想。

單尺度Retinex對單幅圖像的校正效果較好，不能使多幅圖像的光照達到一致。小波直方圖方法適用于圖像間的光照校正，小波直方圖均衡化方法的過程是，小波變換將圖像分解為估計系數和細節系數，對估計系數進行直方圖均衡化操作，同時細節系數乘以一個大于1的常數，將修正過的系數經過小波逆變換得到光照一致的圖像。基于梯度域的動態范圍壓縮方法是在梯度域用一個局部梯度函數對梯度場進行操作，壓制較大的梯度，增強較小的梯度，以期在壓縮圖像整體動態范圍的同時增強圖像細節處的對比度，操作后對梯度場進行重建，得到增強圖像。在上述方法的框架下，對梯度場處理采用了直方圖均衡化的方法，得到圖像的光照一致性較好。目前已有不少光照一致性校正方法（1.朱述龍，張振，朱寶山，曹聞.?遙感影像亮度和反差分布不均勻性校正算法的效果比較.?遙感學報.?2011,15（1）：111-122.2.李慧芳，沈煥鋒，張良培，李平湘.?一種基于變分Retinex的遙感影像不均勻性校正方法.?測繪學報.?2010，vol.39：585-598），但對于這些方法的校正結果只能從主觀感受上進行評定，缺乏定量分析，而定量評價方法對于比較光照一致性校正方法的效果有是必不可少的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種遙感圖像光照一致性定量評價方法，從而能夠量化圖像光照一致性程度。

實現本發明的技術解決方案為：一種遙感圖像光照一致性定量評價方法，步驟如下：

第一步，求一組待評價的圖像的光照分量：圖像由光照分量和反射分量組成，將原圖像做高斯濾波后得到的圖像即是光照分量，如下公式所示，L(x,y)表示光照分量，S(x,y)表示輸入圖像，F(x,y)是高斯函數，將高斯函數與原圖像做卷積即得到光照分量：

L(x,y)=S(x,y)*F(x,y)

第二步，設置光照分量直方圖各灰度級的權值W_j：首先將所有光照分量的直方圖做平均，得到平均直方圖M，求出平均直方圖的灰度均值m₀，其他灰度級的權值即為該灰度級到均值的距離，即W_j=|m₀-j|+1，j是直方圖中的某一灰度級；

第三步，計算各個光照分量間的差異：將光照分量直方圖G_i與平均直方圖M做差取絕對值，各個灰度級的像素個數乘以相應的權值求和，得到光照分量直方圖與平均直方圖的差異，將所有光照分量與平均直方圖的差異求和得到總差異；

第四步，計算光照一致性系數p：光照情況完全一致時的光照一致性系數p設為1，光照情況完全不同時的光照一致性系數p設為0，將總差異除以光照完全不同時的總差異S_k得到商，S_k為所有圖像的像素點的個數乘以最大權值；再用1減去商得到光照一致性系數p，即，其中k是一組圖像中圖像的數量，i表示第i幅圖像的直方圖?，G_i(j)是這組圖像中第i幅圖像的灰度級為j的像素點的個數，M(j)是這組圖像的平均圖像的灰度級為j的像素點的個數。