[發明專利]一種適合遙感影像降位增強顯示的非線性變換方法

有效

• 申請號: 201810541057.0
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108846811B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 翟雨微;高放;王春月;鐘興;安源;朱瑞飛;張鵬;李竺強
• 申請（專利權）人: 長光衛星技術有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 朱紅玲

一種適合遙感影像降位增強顯示的非線性變換方法，涉及遙感影像處理技術領域。解決現有圖像灰度變換方法存在可視化效果差，且存在一定局限性等問題，為了能夠在計算機屏幕上顯示，需要將其降位為8位影像。同時，針對遙感影像本身對比度以及亮度不高等特點，本發明包括下列步驟：1)傳入待處理遙感影像src；2)對src的RGB三通道影像依次進行分段非線性變換；3)對非線性變換后的影像進行降位計算；4)將進行降位后的三通道影像進行合并，得到最終降位顯示圖像dst。本發明可實現在對遙感影像降位顯示的同時，增強影像顯示的對比度，使降位增強顯示后的影像具有良好的視覺效果。

技術領域

本發明涉及遙感影像處理技術領域，具體涉及一種適合遙感影像降位增強顯示的非線性變換方法。

背景技術

遙感技術的發展，使我們能夠獲得極其豐富的信息，尤其是近年來高分辨遙感影像的出現更擴大了對自然界觀察的視野。遙感影像包含了十分豐富的地理信息，為我們認知國土、開發資源、研究環境、分析全球變化提供了重要信息。

目前常用的衛星遙感影像都是10位或16位影像，如高分一號，吉林一號，ZY3,，Landsat8等。但由于計算機屏幕只支持8位圖像顯示，所以如果想顯示16位遙感影像時，需要對其進行降位處理。目前常用的降位方法包括直接截斷法和正比變換法。直接截斷法的計算公式為其中r是變換前的像素灰度，s是變換后的像素灰度。該方法將灰度值大于255的部分直接置為255，從而使得灰度值較大的高亮部分細節信息得不到保持，降位效果不好。正比變換法的計算公式為其中r是變換前的像素灰度；s是變換后的像素灰度；max為該圖灰度最大值。但由于遙感影像在獲取過程中，受光照條件、大氣擾動等因素的影響，使得遙感影像的灰度比較集中，亮度較暗，對比度較低。所以使用正比變換法得到的降位影像通常比較暗，可視化效果不好。根據遙感影像的特點，在對16位影像進行降位顯示時，應該在降位之前，進行一步灰度變換，拓寬灰度值分布，增強圖像整體對比度的效果。

目前圖像灰度變換方法比較多，其中比較常用方法包括線性變換法、冪次變換法以及對數變換法等。這些方法的具體介紹如下：

(1)2％線性變換法。2％線性變換法是以犧牲灰度值小的暗區域以及灰度值大的高亮區域的細節為代價來對圖像中間亮度部分進行拉伸變換。其變換公式為其中a、b分別為直方圖累積在2％處及98％處的灰度值。該方法對灰度值小于直方圖累積2％處的像素點，其灰度值變換為0；對于灰度值大于直方圖累積98％處的像素點，其灰度值變換為255；對直方圖累積在2％至98％之間的像元值進行拉伸變換，拓寬灰度值分布。2％線性變換法得到的圖像整體可視化效果較好，但是對于圖像高亮部分曝光嚴重，紋理信息丟失。

(2)冪次變換法。冪次變換法的變換公式為其中α為冪數；max為圖像中灰度最大值；m為冪次系數，計算公式為使用冪次變換來對圖像進行變換，當冪數α小于1時，會將灰度值較小的低灰度區域擴展到較寬的灰度區間，而將較寬的高灰度區域壓縮到較小的灰度區間，從而使整個圖像變亮；當冪數α大于1時，會將灰度值低于一定范圍內區域進行壓縮，超出范圍的進行擴展，整理圖像變暗。雖然冪數小于1的冪次變換能夠使圖像變亮，但是變換時沒有考慮圖像特征，所以變換后可視化效果并不好。

(3)對數變換法。對數變換法的變換公式為s＝plog(1+r)，其中對數以10為底，p為對數系數，計算公式為對數變換將源圖像中范圍較窄的低灰度值映射到范圍較寬的灰度區間，同時將范圍較寬的高灰度值區間映射為較窄的灰度區間，從而擴展了暗像素的值，壓縮了高灰度的值，能夠對圖像中低灰度細節進行增強。對數變換雖然可以在一定程度上增強中低灰度的細節，但是整體圖像過亮，可視化效果不好。

在對這些變換方法的研究和實踐過程中發現，這些方法都具有一定的局限性，且方法對于圖像高亮部分的紋理信息沒有得到很好的保持。針對以上方法的局限性，本發明提出了一種適合遙感影像降位增強顯示的非線性變換方法。

發明內容