[發明專利]一種基于高斯濾波和比值變換的SoC芯片圖像處理融合方法

有效

• 申請號: 201811345251.8
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN109544495B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 李欣致;劉志哲;郭廣浩;金鵬;余牧溪
• 申請（專利權）人: 北京遙感設備研究所
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 姜中英

本發明公開了一種基于高斯濾波和比值變換的SoC芯片圖像處理融合方法，該算法首先使用SoC芯片圖像加速處理模塊的高斯濾波功能快速獲取全色圖像和多光譜的低頻信息，然后對多光譜圖像進行多元線性回歸處理，結合全色低頻信息合成低分辨率全色圖像，最后利用SoC芯片多核處理器對圖像進行比值變換處理獲取高保真融合圖像，消除了融合結果中全色和多光譜原始圖像中對空間細節和光譜的干擾信息。本方法利用SoC芯片的圖像加速模塊的快速濾波和多核處理功能，使得算法運算效率高，魯棒性好，解決了全色圖像和多光譜圖像融合中存在的光譜信息和空間細節失真問題。

技術領域

本發明涉及一種基于多核SoC芯片加速模塊的圖像處理方法，特別是一種基于高斯濾波和比值變換的SoC芯片圖像處理融合方法。

背景技術

隨著高分辨率傳感器的快速開發和部署，大多數的地球觀測衛星，如WorldView-2衛星IKONOS、QuickBird和geoeye-2等，可以同時提供高分辨率的全色(Panchromatic，PAN)和低分辨率的多光譜圖像(Multispectral，MS)。全色圖像空間分辨率高，但只有一個光譜段，多光譜空間分辨率低，但有豐富的光譜信息。為了彌補全色圖像的不足，衛星上一般同時搭載一個多光譜傳感器(例如WorldView-2遙感衛星多光譜圖像包含紅、綠、藍、近紅外四個波段)。為了滿足目標判讀的軍事需求，將全色與多光譜圖像融合成一幅圖像，以便從中快速提取情報信息已成為我國遙感圖像應用關注的焦點。

盡管目前已有許多有關全色和多光譜圖像融合的研究，但現有方法無法有效解決融合結果中光譜失真和紋理細節模糊的問題；并且，這些方法主要是針對小尺寸圖像，計算量大，難以滿足大尺寸圖像融合的高時效要求，部分在技術領域領先的芯片公司根據這方面需求已開發具有圖像加速處理功能的芯片。“精導芯二號”是一款具有高性能圖像處理能力的芯片，能夠對多尺寸圖像進行校正和濾波處理，滿足了目前大多數領域對圖像預處理的需求。為兼容常用圖像處理的應用，設計了多種數據來源通道，并配有多種功能模式，能夠對圖像進行線性和非線性校正處理，并包含高斯、梯度和中值等多種常用濾波器，功能復雜，使用涵蓋面廣泛。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于高斯濾波和比值變換的SoC芯片圖像處理融合方法，解決寬幅圖像在融合處理過程中存在的運算速率低，光譜失真和空間細節扭曲的問題。

一種基于高斯濾波和比值變換的SoC芯片圖像處理融合方法，采用多核SoC芯片上的圖像加速處理系統實現，包括：高斯濾波分頻處理模塊、多元線性回歸光譜圖像處理模塊、合成低分辨率圖像模塊和比值變換算法融合處理模塊。

一種基于高斯濾波和比值變換的SoC芯片圖像處理融合方法的具體步驟為：

第一步高斯濾波分頻處理模塊用于提取圖像低頻信息

高斯濾波分頻處理模塊對圖像進行高斯濾波分頻處理，高斯函數具有低通性質，模擬人眼視覺機理，通過不同的尺度參數設定，能夠模擬人眼遠近處所看到的圖像。定義獲取的新圖像為，其中是原始圖像的每個像素的低頻信息，如式(1)所示：

其中，x表示行，y表示列，orig(x,y)是原始圖像中像素值，G(x,y,σ)是高斯濾波器，low(x,y)是orig(x,y)原始圖像的低頻信息。

使用式(1)對原始全色圖像Pan和多光譜圖像MS_i進行濾波處理，獲取全色圖像的低頻信息Pan_lf，多光譜的低頻信息高斯核窗口和尺度參數影響提取空間細節成分，進而影響全色與多光譜圖像空間相關權系數的求解：尺度參數越小提取的空間細節信息越少，反之尺度越大，提取的空間細節信息越多，但存在出現空間細節提取過度的現象，從而導致光譜失真。采用標準高斯分布的值即σ，經過大量實驗數據測試，選取高斯核窗口為5x5或9x9，并使用高斯濾波分頻處理模塊對算法進行加速處理，提高處理效率。

第二步多元線性回歸光譜圖像處理模塊用于獲取多光譜圖像空間細節信息