[發明專利]航空濾光片陣列多光譜圖像條帶預處理方法

在審

• 申請號: 202211043139.5
• 申請日: 2022-08-29
• 公開（公告）號: CN115511896A
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: 孫文邦;白新偉;李銅哨;于光;尤金鳳;陳健;魏路港
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍航空大學
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G06T7/174
• 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預處理方法，屬于航空圖像處理技術領域。本發明的目的是針對濾光片陣列多光譜圖像條帶重疊率低與光譜混疊干擾導致條帶裁剪不精準問題，提出航空濾光片陣列多光譜圖像條帶預處理算法。通過多光譜圖像行像素灰度均值，計算條帶圖像間灰度極值點；條帶圖像中間區域灰度最小值與其灰度曲線相交位置作為條帶截止點，灰度極值點與條帶截止點作差得到條帶光譜混疊范圍；根據最大光譜混疊寬度和灰度極值點計算各條帶有效區域坐標，得到單波段條帶圖像。理論分析與實驗結果表明：該方法可以精確提取各條帶有效區域，同時能夠最大程度保留重疊區域像素。

技術領域

本發明屬于航空圖像處理技術領域。

背景技術

無人機成像是一種低空遙感技術，具有成本低、靈活性高和數據采集快等優點，已經成為遙感信息獲取的重要手段。隨著無人機平臺逐漸小型化發展，對高性能、小體積相機的需求增加。其中，濾光片陣列多光譜相機因具有結構簡單、體積小、穩定性高、對平臺要求較低等特點被廣泛應用于無人機多光譜遙感。

濾光片陣列多光譜相機同一時刻獲得的圖像數據為多波段圖像，需要通過圖像裁剪與拼接才能得到大區域單波段圖像。其中，圖像裁剪是濾光片陣列多光譜圖像數據處理的前提，直接關系到條帶圖像重疊率與拼接圖像質量。由于不同相機成像時濾光片陣列安裝位置差異與條帶邊緣光譜混疊現象，無法使用同一條帶有效區域對濾光片陣列多光譜圖像進行裁剪，一定程度上影響了多光譜圖像數據的后期處理。

目前，多光譜圖像處理技術研究相對較為成熟，如條帶圖像灰度差異校正、圖像拼接和單波段圖像配準等處理技術，但從圖像處理角度確定條帶有效區域范圍的研究較少。相對于航空無人機成像技術，低空無人機飛行速度慢，相鄰時刻成像得到的濾光片陣列多光譜圖像重疊率較高、光譜混疊范圍相對較小，可直接從目視角度確定條帶有效區域范圍。此外，曹叢峰等通過實驗室內光學測試得到濾光片陣列多光譜圖像各條帶有效區域位置，該方法雖然較為精確，但實驗要求較高且實時性較差。

發明內容

本發明的目的是用于確定各波段條帶有效區域范圍，裁剪后的單波段圖像不存在光譜混疊，且能最大程度保持條帶圖像間重疊率的航空濾光片陣列多光譜圖像條帶預處理方法。

本發明的步驟是：

S1、對序列圖像計算行像素灰度均值，得到圖像灰度變化曲線，計算各條帶圖像間灰度極值點；

利用多光譜圖像行/列像素灰度分別計算第1條帶和第n條帶的灰度極值點k₁、k_n-1，然后對灰度極值點k₁、k_n-1進行作差并進行均分處理，得到多光譜圖像中間條帶灰度極值點k_i，

式中，n為多光譜圖像波段數，i∈(2,n-2)；

S2、以條帶圖像中間區域灰度最小值為基準，條帶圖像灰度與基準值相交位置作為條帶截止點，依次計算各條帶的光譜混疊范圍；

設各條帶光譜混疊范圍為q個像素，利用灰度極值點k_i計算條帶灰度最小值m_i，依次計算條帶灰度極值點k_i左側和右側條帶圖像有效區域截止點x_i、y_i，其中，x_i、y_i分別為條帶圖像灰度最小值m_i與對應條帶灰度變化曲線交點，分別計算k_i與x_i、y_i的差值f_xi、f_yi，取最大值作為序列圖像兩側光譜混疊區域寬度f₁、f₂；

S3、根據最大光譜混疊寬度和灰度極值點計算條帶有效區域坐標，通過圖像裁剪得到灰度一致的單波段條帶圖像；