[發明專利]一種Landsat-7掃描線糾正器失效的遙感圖像丟失像素恢復方法

有效

• 申請號: 202010188037.7
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111476723B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 陳彥軍;張玉紅
• 申請（專利權）人: 哈爾濱師范大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/90;G06T7/11;G06T7/187;G06V10/764;G06V10/766
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 時起磊

一種Landsat?7掃描線糾正器失效的遙感圖像丟失像素恢復方法，它屬于計算機圖像處理技術領域。本發明解決了對有條帶遙感圖像進行丟失像素填充時引入圖像中不存在的新灰度值導致填充后條帶與條帶周圍圖像之間區別明顯，以及目前基于無參考圖的丟失像素填充方法填充不精確、像素恢復效果不好的問題。本發明利用待填充圖像中條帶像素周圍信息，用回歸分析計算待填充像素周圍各方向灰度變化趨勢，在非監督分類準則下兼顧亮、暗紋理信息確定當前像素填充方向。在填充方向上使用三次樣條插值，通過條帶邊緣以外兩側像素灰度值計算待填充像素灰度值。最后進行最大、最小值局部自適應濾波，去除突然出現的亮點和暗點。本發明可以應用于遙感圖像丟失像素的恢復。

技術領域

本發明屬于計算機圖像處理技術領域，具體涉及一種Landsat-7掃描線糾正器失效的遙感圖像丟失像素恢復方法。

背景技術

Landsat-7是美國的陸地衛星計劃中的第七顆，于1999年4月15日在加利福尼亞范登堡空軍基地用Delta?II火箭發射。增強型專題制圖儀(ETM+)是衛星攜帶的傳感器。在衛星前進時，ETM+傳感器對整個陸地衛星測繪帶進行掃描。ETM+傳感器的掃描線糾正器(SLC)是一個電化學裝置(ECD)，可以對ETM+傳感器正向和反向交叉軌跡掃描模式進行補償以實現連續覆蓋。2003年5月31日Landsat-7衛星ETM+傳感器的SLC永久失效了，之后的掃描圖像只有在圖像中心的正下方，大約22公里寬的范圍內才能看到有效的連續掃描。在此范圍之外向兩側不再是平行排列，而是交替重疊。交疊掃描圖像之間的條帶寬度從0像素到14像素逐漸增加，從圖像中間向兩側形成巨大的楔形間隙。圖像中大約25％的數據丟失。SLC失效前采集的圖像被稱為“SLC-on”圖像，而SLC失效后采集的有條帶遙感圖像被稱為“SLC-off”圖像。

自2003年6月以來，Landsat-7ETM+傳感器一直采集并傳輸SLC失效導致的有條帶數據。由于Landsat-7所采集的有條帶數據仍有重要價值，學者們對Landsat-7SLC-off圖像展開了各種填充丟失像素方法的研究。

遙感圖像去條帶方法主要分為兩類，一類是無參考圖方法直接恢復丟失像素。另外一類方法是有參考圖恢復方法，采用多張參考圖進行條帶丟失像素的填充。多張參考圖的方法又可分為基于Landsat-7多時段參考圖方法和基于其他參考圖如MODIS傳感器圖像的方法。而多張參考圖方法中很大一部分都圍繞著直方圖匹配算法。此外，隨著時間的推移，也出現一些其他方法，如多尺度分割、濾波或者圖像修復等。

無參考圖方法主要應用于MODIS傳感器采集的圖像中。MODIS傳感器經常會產生丟失像素，主要是水平或者垂直的1個像素或者2個像素寬的條帶，無參考圖方法常通過建立一個濾波器進行條帶去除。或者進行頻率域濾波，如采用傅里葉變換，小波變換，此外也常采用直方圖匹配方法。另外也常采用直接插值的方法進行填充。研究表明，基于FFT的方法經常劣于直接插值法。

在Landsat-7ETM+傳感器的SLC-off圖像去條帶處理的無參考圖方法中，多采用雙線性插值、雙三次插值和最近鄰插值等傳統插值方法。由于通常使用非條帶區域來計算條帶區域像素灰度，使得計算值并不是地面真實的反射率，經常會引入新的灰度值，導致填充后的條帶與周圍圖像之間存在清晰的邊界，效果不佳。

最早的多張參考圖的方法來自美國聯合地質調查局/美國國家航空航天局(USGS/NASA)Landsat團隊，使用一個或多個SLC-off或SLC-on圖像的直方圖進行匹配的方法來填充條帶區域。此方法應用局部線性直方圖在一個移動窗口中匹配每個丟失的像素以獲得重縮放功能。然后使用這個重新縮放函數來轉換等效輻射測量中一個輸入場景的輻射值填充空白的場景值，轉換的數據用來填補場景的空白。