[發明專利]基于全局迭代融合的多光譜圖像質量改善方法

在審

• 申請號: 202210080033.6
• 申請日: 2022-01-24
• 公開（公告）號: CN114463206A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 陳亞雄;李小玉;湯一博;熊盛武;師悅天
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/20;G06T5/50;G06T7/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 王琪

1.一種基于全局迭代融合的多光譜圖像質量改善方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，對多光譜圖像進行預處理；

步驟2，對預處理后的單波段光譜圖像進行空間濾波；

步驟3，對濾波后的單波段光譜圖像進行空間迭代融合；

步驟4，通過圖像質量評價，得到圖像質量改善的最佳參數；

步驟5，利用步驟4得到的最佳參數對多光譜圖像進行質量改善。

2.如權利要求1所述的一種基于全局迭代融合的多光譜圖像質量改善方法，其特征在于：步驟1中利用多光譜相機采集的光譜圖像是將所有N個波段的信息疊加在一幅圖像上，即真實場景中的像素在采集的圖像中表示為區域塊，塊中的每個像素點代表空間維度上坐標對應的N個波段的強度信息，為了便于后處理，對光譜圖像進行分割，得到N個單波段光譜圖像。

3.如權利要求1所述的一種基于全局迭代融合的多光譜圖像質量改善方法，其特征在于：步驟2中利用拉普拉斯算子對各個波段進行濾波操作，拉普拉斯算子計算公式如下：

式中，f(x,y)表示退化的圖像，x和y表示像素的位置；

式(1)可以近似表示為：

由此得：

式中，表示求梯度的操作，G(x,y)表示恢復的清晰圖像，f(x,y)表示退化的圖像，x和y是像素的位置，c表示掩膜。

4.如權利要求3所述的一種基于全局迭代融合的多光譜圖像質量改善方法，其特征在于：步驟3中使用高斯核函數來逼近原本的清晰圖像，然后利用氣象參數約束高斯核函數的參數，定義高斯核函數的參數如下：

式中，σ_m表示高斯核函數的參數；表示氣象參數，i為氣象參數的數量；c_m為系數矩陣c的第m行，c＝[c₁,...,c_m,...,c_M]，M為枚舉數，c_m中包含i個元素，即c_m＝[c_m1,c_m2,...,c_mi]；

得到高斯核函數的參數后，利用該參數生成多光譜圖像波段之間的權重關系即：

ω＝Gaussian(bands,σ) (5)

式中，bands表示多光譜圖像的波段數，ω表示高斯函數的權重，計算方式如下：

式中，ω_i表示第i個波段的權重；

設置完權重函數之后，根據步驟2空間濾波的結果，計算空間融合后的單波段圖像：

式中，I_fusion表示空間融合后的單波段圖像，G(x,y)表示恢復的清晰圖像，代表恢復的清晰圖像的梯度；

然后進行空間迭代融合：

I_fusion,i＝I_fusion,i-1+I_fusion,i-1×ω_i (8)

式中，i表示第i個波段，1≤i≤N，N表示總的波段數；I_fusion,i表示第i次迭代融合后的單波段圖像，I_fusion,0為式(7)求得的空間融合后的單波段圖像；ω_i表示第i個波段的權重；

當i＝N時，迭代停止，I_fusion,N即為最終得到的迭代融合后的單波段圖像，利用式(8)即可獲得一張多次空間融合后的多光譜單波段圖像，對多光譜圖像的所有波段進行空間濾波和光譜圖像融合操作，可以獲得所有波段的迭代融合后的單波段圖像。