[發明專利]一種遙感圖像的超分辨率重構方法

有效

• 申請號: 202010129703.X
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111353937B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 張寅;馬俊;閆鈞華;顏灝;許禎瑜;范君杰
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06V20/10;G06V10/58;G06V10/60;G06V10/762;G06V10/772
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本發明公開了一種遙感圖像的超分辨率重構方法，包括如下步驟：首先對輸入的遙感圖像進行輻射定標，將圖像的灰度值轉化為光譜輻射亮度值；接著通過遙感鏈路成像模型，將圖像中每個點的光譜輻射亮度值轉化為地物率數據；然后計算出圖像中地物分布模型，并將地物分布模型中的地物反射率與標準地物反射率數據庫進行對比，經由誤差函數模型匹配出每一種分類所對應的真實地物，并根據匹配出的物質與待超分波段的光譜信息對待超分波段光譜反射率進行計算；最后通過遙感成像鏈路模型，完成對待超分波段的超分辨率重構。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，尤其涉及圖像超分辨率重構領域。

背景技術

近年來隨著科學技術的飛速發展，遙感平臺搭載的傳感器分辨率越來越高，人們對于圖像的空間分辨率要求也越來越高。圖像分辨率代表所含信息的多少，當圖像的分辨率增加時，圖像中的細節通常會變多，高分辨率的圖像有助于目標識別和精確判讀。

但是由于拍攝環境，硬件設備等因素的影響，獲得圖像的分辨率一般不能滿足研究的需求。尤其是多光譜和高光譜遙感圖像，因其收到波段的限制，并不能在所有可見光和紅外波段都獲得滿足研究者需求的高分辨率圖像數據。所以一種能根據已有波段的高分辨率圖像，對感興趣波段的低分辨率圖像進行超分辨率重構的方法成為現如今迫切的需求。

發明內容

針對上述技術問題，本發明旨在提供一種新的遙感圖像超分辨率重構方法，該方法能夠利用已有的多幅遙感圖像來獲得感興趣波段的遙感圖像，并利用已有圖像的本征特性實現對感興趣波段的超分重建工作。

為解決上述技術問題，本發明提供一種遙感圖像的超分辨率重構方法，包括如下步驟：

(1)對輸入的待超分遙感圖像進行輻射定標，將圖像的灰度值轉化為光譜輻射亮度值；

(2)通過遙感鏈路成像模型，將圖像中每個點的光譜輻射亮度值轉化為地物反射率數據；

(3)根據待超分波段有無輸入的低分辨率圖像，使用不同的計算方法計算出圖像中地物反射率，并與標準地物反射率數據庫進行對比，經由誤差函數模型匹配出每一種分類所對應的真實地物；

(4)根據待超分波段有無輸入的低分辨率圖像，使用不同的方法計算待超分波段光譜反射率，根據匹配出物質與待超分波段的光譜信息計算地物光譜反射率；

(5)通過遙感成像鏈路模型，完成對待超分波段的超分辨率重構。

優選的，步驟(1)中，光譜輻射亮度值的獲取步驟如下：

(1)根據已有遙感圖像文件信息，獲得相機定標系數；

(2)利用定標系數對遙感圖像進行輻射定標處理，將圖像的灰度值轉化為光譜輻射亮度值。

優選的，步驟(2)中，地物反射率的計算步驟如下：

(1)根據遙感成像原理，構建遙感鏈路成像模型；

(2)基于大氣校正，計算遙感鏈路成像模型中各參數的具體數值；

(3)利用遙感鏈路成像模型中各參數值計算地物反射率。

優選的，步驟(3)中，地物類型匹配的步驟如下：

(1)利用現有的數字化地物反射率庫，建立標準地物反射率數據庫；

(2)針對待超分波段已有輸入低分辨率圖像的情況，利用端元提取的方法提取出圖像場景中端元的光譜曲線，將其與標準地物反射率數據庫進行對比，確定地物類型并去除掉那些不存在于場景中的地物，構建完備字典；

(3)針對待超分波段沒有輸入低分辨率圖像的情況，利用高斯混合模型對輸入的高分辨率圖像進行聚類，并將圖像中每個點的地物反射率與構建的標準地物反射率數據庫進行對比，經由誤差函數模型匹配出每一種分類所對應的真實地物。