[發(fā)明專利]基于震顫像移軌跡的衛(wèi)星平臺震顫影像去模糊方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710503271.2
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107301628B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘俊;宋曉林
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/20
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 薛玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于遙感圖像處理與分析領(lǐng)域，涉及一種衛(wèi)星平臺震顫影像去模糊方法。

背景技術(shù)

TDI(Time Delayed and Integration)CCD是一種以時間延遲積分技術(shù)工作的線陣CCD，由對同一目標(biāo)進(jìn)行多次曝光來增加光能的概念發(fā)展而來。由于其在暗視場下成像擁有巨大的優(yōu)勢，已成為目前高分辨率光學(xué)遙感器成像系統(tǒng)的主流傳感器。TDI CCD的正常工作是以光生電荷包轉(zhuǎn)移的速度與焦平面上圖像的轉(zhuǎn)移速度完全同步為前提。若其成像過程中，存在平臺震顫，則會造成圖像的模糊，影響成像質(zhì)量。

在平臺震顫的影響下，TDI CCD每一級積分過程中，將會產(chǎn)生光生電荷包的轉(zhuǎn)移與焦平面上的圖像轉(zhuǎn)移速度失配的現(xiàn)象，導(dǎo)致電荷的混淆，經(jīng)過多級積分疊加后產(chǎn)生影像模糊甚至幾何變形；且由于TDI CCD影像的不同行是在不同時間內(nèi)成像的，每一行具有不同程度的模糊，因此需要對其每一行的退化進(jìn)行分析并進(jìn)行逐行處理。目前，已有多種高精度的平臺震顫測量方法，可利用測得的平臺震顫信息進(jìn)行有針對性的圖像去模糊處理。傳統(tǒng)的去模糊方法，多是將行積分時間內(nèi)的運(yùn)動簡化為勻速直線運(yùn)動，未能充分考慮到成像期間平臺的震顫軌跡，難以對復(fù)雜平臺震顫導(dǎo)致的影像降質(zhì)進(jìn)行復(fù)原。本發(fā)明針對該問題，提出了基于震顫像移軌跡的衛(wèi)星平臺震顫影像去模糊方法，充分考慮到成像期間的平臺震顫信息，以對震顫圖像的退化模糊核進(jìn)行準(zhǔn)確的估計(jì)，從而提高復(fù)原后的圖像質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有方法存在的問題，本發(fā)明提出了基于震顫像移軌跡的衛(wèi)星平臺震顫影像去模糊方法，充分考慮到TDI CCD成像期間的平臺震顫信息，以對圖像的退化模糊核進(jìn)行準(zhǔn)確的估計(jì)，從而提高復(fù)原后的圖像質(zhì)量。

為解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

基于震顫像移軌跡的衛(wèi)星平臺震顫影像去模糊方法，對震顫引起的圖像退化進(jìn)行消除，包括步驟：

步驟1，計(jì)算圖像各行所對應(yīng)的積分起止時間，并提取該時間段內(nèi)推掃方向以及垂直推掃方向的成像像移軌跡；

步驟2，根據(jù)步驟1中得到的像移軌跡，計(jì)算行積分時間內(nèi)推掃方向以及垂直推掃方向的像移最大值，以此來確定模糊核的尺寸，并對模糊核進(jìn)行初始化；

步驟3，對待處理行的行積分時間進(jìn)行區(qū)間劃分，獲取各離散時刻理想成像中心與實(shí)際成像中心之間的相對位置偏移量，并根據(jù)各相對位置偏移量進(jìn)行模糊核的離散化與疊加統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)完畢進(jìn)行模糊核的歸一化；

步驟4，根據(jù)待處理行的位置與模糊核的尺寸確定待恢復(fù)圖像塊，對待恢復(fù)圖像塊采用基于最優(yōu)窗的維納濾波方法進(jìn)行復(fù)原，并將復(fù)原后影像中間行作為當(dāng)前行的處理結(jié)果，以該方法對影像逐行進(jìn)行處理，最終得到完整的去模糊影像；

步驟5，當(dāng)被處理的影像為單波段影像，直接按照步驟1‐4進(jìn)行處理；當(dāng)被處理影像是多波段影像，則根據(jù)每個波段的成像時間提取對應(yīng)的震顫像移，并分別按照步驟1‐4進(jìn)行處理。

而且，所述步驟3包括以下子步驟，

步驟3.1，對待處理行進(jìn)行區(qū)間的劃分并對各離散時刻的相對位置進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)方式如下，

首先將行積分時間劃分為N個區(qū)間，然后將每個已劃分區(qū)間再劃分為m個相等的小區(qū)間，即行積分時間內(nèi)劃分為m*N個區(qū)間，設(shè)T為單級積分時間，那么第L行第n次積分對應(yīng)的時間為(L+n-2)T～(L+n-1)T，n的取值為1～N，則積分小區(qū)間的長度均為μ＝T/m，m個小區(qū)間開始與結(jié)束對應(yīng)的時刻ti＝(L+n-2)T+iμ，其中i＝0,1,2,…m，各時刻對應(yīng)的理想成像中心相對實(shí)際成像位置的偏移量為：ΔX＝-(i/m+X(ti))、ΔY＝-Y(ti)，其中X()、Y()分別表示推掃方向以及垂直推掃方向的震顫像移；

步驟3.2，分別對各離散時刻對應(yīng)的相對位置偏移量進(jìn)行如下處理，實(shí)現(xiàn)模糊核的離散化，

以模糊核中心為成像中心，將各離散時刻對應(yīng)的偏移量依次加入到模糊核中得到一個新的點(diǎn)坐標(biāo)(Xpsf,Ypsf)，其中Xpsf＝int(rows/2)+ΔX、Ypsf＝int(cols/2)+ΔY，int為取整函數(shù)，rows為模糊核的行數(shù)，cols為模糊核的列數(shù)；然后根據(jù)該點(diǎn)的位置計(jì)算其周圍四個像元的權(quán)重，并將相應(yīng)的權(quán)重值計(jì)入對應(yīng)像元；

步驟3.3，對待處理行積分時間內(nèi)的各離散時刻依次進(jìn)行步驟3.2所述的處理，并對模糊核中各像元的值進(jìn)行疊加統(tǒng)計(jì)，最終進(jìn)行歸一化，以計(jì)算相對位置的概率密度函數(shù)。

而且，所述步驟3.2中根據(jù)該點(diǎn)的位置計(jì)算其周圍四個像元的權(quán)重的實(shí)現(xiàn)方式如下，