[發明專利]一種多光譜馬賽克圖像復原方法

有效

• 申請號: 201810097052.3
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108288256B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 張耿;韓佳彤;劉學斌;胡炳樑;王爽
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 唐沛

1.一種多光譜馬賽克圖像復原方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)根據原始多光譜馬賽克圖像S的像素矩陣塊中所含有的譜段數量確定馬賽克模板；設譜段數量為N，則馬賽克模板大小為M×M，N，M為正整數，且M*M＝N，N≥4；

2)提取單譜段圖像S1；

3)對單譜段圖像S1進行下采樣，即將圖像S1中的所有空像元刪除，得到圖像S2；

4)對圖像S2進行2倍上采樣，得到圖像S3：

5)對圖像S3進行插值運算；

5.1)第一次插值；

對圖像S3新插入的每一行每一列空像元的交點處進行插值運算；

5.2)第二次插值；

再對圖像S3剩余空像元進行插值運算，得到圖像S4：所述剩余空像元位于同列兩個相鄰已知像元點的連線和同行兩個相鄰已知像元點的連線的交點位置；

6)判斷單譜段圖像S1的復原條件，并完成所有單譜段圖像復原，其具體做法是：

設每個單譜段圖像復原過程中執行步驟4)至步驟5)的次數為P，P≥0；

當N為偶數時，且當則認為提取的單譜段圖像S1已完成復原，再重復步驟2-5)直至原始多光譜馬賽克圖像的所有單譜段圖像全部復原；

當N為偶數時，且當則繼續重復步驟4)至步驟5)，直到再對剩余單譜段圖像執行步驟2-5)直至原始多光譜馬賽克圖像的所有單譜段圖像全部復原；

當N為奇數時，且當且則重復執行步驟4)至步驟5)，直至滿足條件得到的圖像S4，再在圖像S4中每隔2*P行2*P列插入一行一列空像元，使圖像的大小等于單譜段圖像S1，再對以上處理之后的圖像中未知像元采用相鄰像元的均值進行估值運算，則認為提取的單譜段圖像S1已完成復原，再重復步驟2-5)直至原始多光譜馬賽克圖像的所有單譜段圖像全部復原。

2.根據權利要求1所述的多光譜馬賽克圖像復原方法，其特征在于：所述步驟2)具體做法是：

按照馬賽克模板中譜段的排列順序從原始多光譜馬賽克圖像S中提取單譜段圖像S1；

具體是：采用滑動窗口遍歷原始多光譜馬賽克圖像S，滑動窗口的大小等于馬賽克模板大小且滑動窗口中只有一個像素點置為1，其余像素點置為0，像素點置為1的位置與馬賽克模板中有同一譜段信息像元所在的位置一樣；

所述單譜段圖像S1中每一小格代表一個像元，每個像元響應一個譜段信息且每一個像素矩陣塊中的所有像元響應的譜段信息均不同。

3.根據權利要求1所述的多光譜馬賽克圖像復原方法，其特征在于：所述步驟3)具體做法是：

將單譜段圖像S1中像素點置為0的像元刪除，單譜段圖像S1的空間分辨率會降為原始多光譜馬賽克圖像S的1/N，從而得到圖像S2。

4.根據權利要求1所述的多光譜馬賽克圖像復原方法，其特征在于：所述步驟4)具體做法是：

在圖像S2中每隔一行一列插入一行一列空像元，從而得到圖像S3，其中圖像S3的空間分辨率為圖像S2的4倍。

5.根據權利要求1所述的多光譜馬賽克圖像復原方法，其特征在于：所述步驟5.1)和5.2)中插值運算的具體過程是：

A1、設P點為未知像元點，P點周圍的四個已知像元鄰域N₁，N₂，N₃，N₄，每個鄰域內有4個已知像元，利用一階梯度算子和二階梯度算子計算每個鄰域內的已知像元的一階和二階導數；

A2、計算每個鄰域內四個已知像元的一階和二階導數平均值；

窗口內四個鄰域的一階導數均值為二階導數均值為

A3、計算窗口內P點在四個鄰域方向上泰勒級數近似值：

A4、計算每個鄰域的權重系數ω_i：(i＝1，2，3，4)，(k＝1，2，3，4)；ρ是常量，使四個鄰域的權重系數ω_i之和為1；

A5、計算P點像元的估計值I(P)：