[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

本發明涉及一種基于全局迭代融合的多光譜圖像質量改善方法。首先對獲取的多光譜圖像進行分割得到單波段光譜圖像，然后對單波段光譜圖像進行空間濾波、迭代融合操作，通過對迭代融合后的單波段光譜圖像進行質量評價，得到圖像質量改善的最佳參數，最后利用最佳參數實現多光譜圖像的質量改善。本發明將大氣特征對光譜圖像的影響納入到光譜圖像質量改善的總體框架中，并用其對不同光譜波段之間的關系信息進行刻畫，從而得到較好的光譜圖像質量改善效果。

技術領域

本發明屬于多光譜圖像質量改善技術領域，特別是涉及一種基于全局迭代融合的多光譜圖像質量改善方法。

背景技術

圖像復原的目的是從退化的圖像中恢復清晰的圖像。近年來，國內外研究學者已經提出了大量的光譜圖像質量改善方法。現有的方法可以分為三類：基于光譜域的方法、基于空間域的方法、基于空間-光譜域的方法。基于光譜域的方法將光譜圖像看作若干光譜曲線的集合，質量改善的過程等效為對光譜域逐條光譜曲線進行操作。基于空間域的方法通過利用光譜圖像空間域的冗余信息，將光譜圖像的每個波段看作不同的灰度圖像，質量改善的過程等效為對光譜圖像的每個波段在空間域進行質量改進。基于空間-光譜域的方法同時考慮光譜圖像光譜維和空間維的信息，能夠同時在光譜維和空間維對圖像進行質量改善。

然而，上述方法的一個缺陷在于它們大都假設相鄰波段間的關系是一致的，包括波段本身的屬性特征和由于各種因素而引入的干擾信息。但在現實應用過程中，光譜圖像中不同波段間的關系以及所受到的干擾情況都不同，因此有必要對不同的波段采取不同的處理方式。并且氣象是如何影響圖像質量尚不清楚，而且目前也沒有包含相應氣象參數的圖像數據集。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種基于全局迭代融合的多光譜圖像質量改善方法。本發明將大氣特征對光譜圖像的影響納入到光譜圖像質量改善的總體框架中，并用其對不同光譜波段之間的關系信息進行刻畫，從而得到較好的光譜圖像質量改善效果。

為了達到上述目的，本發明提供的技術方案是一種基于全局迭代融合的多光譜圖像質量改善方法，包括以下步驟：

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。

而且，所述步驟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。

而且，所述步驟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。

而且，所述步驟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：