[發明專利]航空濾光片陣列多光譜圖像條帶灰度調整方法

在審

• 申請號: 202210129314.6
• 申請日: 2022-02-11
• 公開（公告）號: CN115731116A
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發明（設計）人: 孫文邦;李銅哨;岳廣;白新偉;于光;顧子侶
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍航空大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T3/40;G06V10/46;G06V10/74
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 白冬冬

一種航空濾光片陣列多光譜圖像條帶灰度調整方法，屬于航空圖像處理技術領域。本發明的目的是根據各波段圖像重疊區域灰度均值比的平均值，同時對整張圖像各波段進行灰度調整，調整后的拼接圖像同一地物灰度一致，降低了對后期圖像配準過程中特征提取與匹配影響的航空濾光片陣列多光譜圖像條帶灰度調整方法。本發明首先確定各條帶圖像重疊區域，然后獲得圖像重疊區域灰度均值，最后對圖像灰度進行調整。本發明的濾光片陣列多光譜圖像提出的灰度調整方法較目前方法有更好的灰度處理效果，較好解決了濾光片陣列式多光譜圖像灰度不一致問題，調整后的單波段圖像整體灰度一致，且能較好保持地物光譜信息，可以滿足影像的后期處理及應用需求。

技術領域

本發明屬于航空圖像處理技術領域。

背景技術

近年來，光譜相機已經成為重要的光電遙感載荷，其中濾光片陣列多光譜相機因其較低的平臺需求，被廣泛應用到無人機多光譜遙感中。濾光片陣列多光譜相機同一時刻可獲取多個波段條帶圖像數據，再對不同時刻獲取的多波段條帶圖像數據進行裁剪拼接處理，得到各單波段圖像。由于相機在不同時刻成像曝光量存在一定差異，導致裁剪拼接后單波段圖像中不同時刻條帶間存在明顯灰度差異，影響后續圖像處理及應用需求。此外，地物灰度差異使得圖像光譜特征提取變得困難、特征匹配時誤匹配率增加^[2]。為滿足濾光片陣列多光譜數據的應用要求，必須進行灰度處理。

目前，圖像灰度處理主要用于圖像拼接領域，較為常用的是對圖像進行勻光處理，例如：處理單幅圖像的MASK算法、同態濾波算法、Retinex算法^]等，處理多幅圖像的Wallis算法、直方圖匹配法等。但上述算法在處理濾光片陣列多光譜圖像的灰度差異時，效果并不理想。針對濾光片陣列多光譜圖像灰度差異，方秀秀等提出了圖像灰度線性變換方法，通過圖像灰度線性變換模型調整各條帶圖像灰度。但該方法的圖像灰度調整效果過于依賴于圖像重疊區域匹配點的數量及分布，當重疊區域提取的匹配點較少、無匹配點或分布較為集中時，無法準確建立圖像之間的灰度變換關系，或變換關系存在較大偏差。

此外，該方法也是僅考慮了單波段圖像間的灰度差異，卻忽略了各單波段圖像之間的灰度變化關系，灰度調整后多光譜圖像地物光譜特征容易出現偏差，無法準確反映地物不同波段特性。

發明內容

本發明的目的是根據各波段圖像重疊區域灰度均值比的平均值，同時對整張圖像各波段進行灰度調整，調整后的拼接圖像同一地物灰度一致，降低了對后期圖像配準過程中特征提取與匹配影響的航空濾光片陣列多光譜圖像條帶灰度調整方法。

本發明的步驟是：

S1、確定各條帶圖像重疊區域

確定各波段條帶有效區域的四個頂點坐標，并構建條帶圖像有效區域模板，按照圖像之間平移關系分別將模板1、模板2擴展，再將擴展后模板1和模板2相乘，得到重疊區域模板，再將擴展后模板拆分為第1、2幅第1波段原模板1，然后，模板1分別與兩幅多光譜圖像中的第1波段圖像相乘得到重疊區域圖像；

S2、圖像重疊區域灰度均值

基于單波段圖像重疊區域，可以計算出圖像灰度平均值以及相對于相鄰影像的灰度系數，先獲得相鄰圖像間各個波段重疊區域灰度平均值的比例系數，然后，對各波段的比例系數求平均值，得到整張圖像的灰度調整系數

相鄰的第i幅、第j幅圖像進行調整：