[發明專利]一種面陣凝視紅外遙感圖像時空三維噪聲識別及補償方法

有效

• 申請號: 201810129661.2
• 申請日: 2018-02-08
• 公開（公告）號: CN108470325B
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 孔祥皓;陳卓一;馬健;劉鳳晶;李果;劉寧;朱瑪;李響;王麗俐
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

本發明提供了一種面陣凝視紅外遙感圖像時空三維噪聲識別及補償方法。該方法針對面陣凝視紅外圖像中行軸、列軸和時間軸產生的非穩定型三維噪聲，實現準確的噪聲定位及補償處理。該方法通過樣本選擇、空間濾波、噪聲初選、噪聲定位文件制作、噪聲補償5個過程實現，具有不依賴黑體定標信息、噪聲定位精確、僅處理噪聲像元而不損失圖像信息的特點。本發明克服了目前噪聲濾波方法應用于具有時空三維非穩定噪聲的面陣紅外遙感圖像序列時計算量大、易造成圖像信息損失等缺點，可應用于紅外圖像在軌處理、質量改善等領域，也有助于提高面陣紅外圖像幾何匹配精度。

技術領域

本發明涉及一種高軌面陣凝視紅外遙感圖像時空三維噪聲識別及補償方法，用于改善凝視型面陣紅外遙感圖像質量，屬于遙感圖像處理技術領域。

背景技術

由于紅外焦平面陣列探測器生產工藝和材料的缺陷，部分陣列元可能失效，導致對紅外輻射的響應明顯偏離正常值。隨著紅外成像系統的更新換代，探測器、信號傳輸和處理系統高度集成在一起，探測器噪聲和信號處理噪聲復合在一起變得更為復雜，它會隨地物目標環境以及時間產生變化，形成三維噪聲(圖像行軸、列軸以及時間軸)。對于面陣紅外圖像，某噪聲像素在亮背景下可表現為黑點，但在暗背景下可能表現為亮點，也可能在常規背景下表現為類似正常像元，這一情況在高軌凝視紅外圖像中尤為突出。

當前國內外已發展出多種探測器噪聲檢測和補償方法，包括時域、頻域和空間補償法。時域補償法主要利用序列圖像各幀之間的相關性來獲取補償信息，逐像素在時間軸上進行統計，適合基于靜態目標連續成像圖像的處理，易受圖像配準精度影響，且如果圖像像素較大，連續觀測樣本較多，每個像素單獨分析將導致計算量將指數級增長，不適合高軌紅外圖像大面積連續觀測地表現象及其變化需求。空域和頻域補償主要對單幀圖像內部像素異常信息進行修正，涵蓋頻域或空域多種濾波算子，如中值濾波、領域濾波以及自適應濾波等，此類平滑濾波方法容易模糊圖像的細節。對于連續成像的高軌面陣凝視紅外圖像序列而言，需要對每幀圖像做單獨的統計分析、人工閾值設定工作，計算效率較低，實用性較差。

傳統圖像處理在直接應用于高軌遙感數據噪聲補償過程中，或造成信息損失，或難滿足遙感大量數據計算效率的需求，不利于探測器性能的發揮。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，專門針對高軌凝視面陣紅外遙感圖像的探測器提供一種高軌面陣凝視紅外遙感圖像時空三維噪聲識別及補償方法，提升高軌面陣紅外遙感圖像的數據質量及其信息產品品質，促進應用水平，提升應用效能。

本發明的技術解決方案為：一種面陣凝視紅外遙感圖像時空三維噪聲識別及補償方法，該方法包括如下步驟：

(1)、隨機選取不同時相或不同區域的N幅面陣凝視紅外遙感圖像x_i,(i∈[1,N])，形成噪聲分析圖像樣本集X＝{x₁,x₂,…x_N}；

(2)、對噪聲分析圖像樣本集X中的每一幅圖像x_i,(i∈[1,N])進行濾波，得到濾波后的圖像y_i,(i∈[1,N])；

(3)、將噪聲分析圖像樣本集每一幅圖像x_i,(i∈[1,N])與其濾波后的圖像y_i,(i∈[1,N])各像素位置的像素值作差，統計同一像素位置像素差為非零值的次數，將非零值出現次數大于預設門限v的像素位置判定為三維噪聲所在位置；

(4)、根據噪聲所在位置，生成圖像掩膜M，利用圖像掩膜M對待補償的面陣凝視紅外遙感圖像I進行掩膜處理；

(5)、對掩膜處理后的面陣凝視紅外遙感圖像I中的噪聲像素進行補償。

所述步驟(1)選取的面陣凝視紅外遙感圖像為經過系統輻射校正之后的圖像。

所述步驟(1)中不同時相或不同區域的定義具體如下：