[發(fā)明專利]一種基于單景衛(wèi)星影像的曝光融合方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310049415.7
• 申請(qǐng)日: 2023-02-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116112807A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉潤(rùn)東;羅恒;黃友菊;韓廣萍;吳慧;鄒林芯;崔云蕾;陳斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西壯族自治區(qū)自然資源遙感院
• 主分類號(hào): H04N23/76
• 分類號(hào): H04N23/76;H04N23/741;H04N23/71
• 代理公司: 北京卓嵐智財(cái)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11624
• 代理人: 黃慧德

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于單景衛(wèi)星影像的曝光融合方法，通過(guò)三種不同的色調(diào)映射表對(duì)單景衛(wèi)星影像進(jìn)行色調(diào)映射，包括體現(xiàn)亮部細(xì)節(jié)的亮部映射、體現(xiàn)中性細(xì)節(jié)的中性映射和體現(xiàn)暗部細(xì)節(jié)的暗部映射，以此模擬曝光融合所需的曝光序列；為實(shí)現(xiàn)融合邊界的平滑過(guò)渡，對(duì)衛(wèi)星圖像建立了多尺度拉普拉斯金字塔，并在每級(jí)金字塔上進(jìn)行融合操作；同時(shí)該方法根據(jù)衛(wèi)星影像的特點(diǎn)，融合過(guò)程重點(diǎn)考慮衛(wèi)星影像的曝光程度，其次考慮飽和度和邊緣紋理，以此計(jì)算融合時(shí)亮部映射、中性映射和暗部映射所占權(quán)重，最終完成景衛(wèi)星影像的曝光融合，很好的解決了衛(wèi)星傳感器只能提供單次觀測(cè)獲取的影像，無(wú)法使用多次曝光拍攝的影像建立曝光序列進(jìn)行曝光融合的問(wèn)題。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明屬于衛(wèi)星遙感圖像處理領(lǐng)域，具體涉及一種基于單景衛(wèi)星影像的曝光融合方法。

【背景技術(shù)】

衛(wèi)星傳感器的輻射分辨率代表了衛(wèi)星能夠分辨的最小輻射強(qiáng)度，一般使用編碼位深表示，例如采用16位編碼的傳感器能夠記錄65536級(jí)輻射強(qiáng)度，屬于高動(dòng)態(tài)范圍成像(HDR)。現(xiàn)如今大多數(shù)顯示設(shè)備每通道使用8位，最多記錄256級(jí)輻射強(qiáng)度，因此，想要將高動(dòng)態(tài)范圍的衛(wèi)星影像輸出到低動(dòng)態(tài)范圍的設(shè)備上通常需要進(jìn)行色調(diào)映射。

現(xiàn)有的色調(diào)映射算法，目的在于選擇性地保留HDR中不同的信息。例如線性映射、Reinhard?curve、Reinhard?curve、Filmic?curve、ACES?curve等。然而，上述色調(diào)映射過(guò)程中不可避免地?fù)p失了圖像信息，尤其是一些亮部細(xì)節(jié)(例如雪、云層、人造反光板等)和暗部細(xì)節(jié)(例如瀝青路，水體、建筑、植被、山體陰影等)，不利于衛(wèi)星影像的解譯。

而曝光融合技術(shù)能夠解決直接使用色調(diào)映射算法存在的信息損失問(wèn)題。例如支持HDR的數(shù)碼相機(jī)可以對(duì)被攝物體不同時(shí)間或不同光線照射情況下進(jìn)行多次曝光拍攝，形成包含不同細(xì)節(jié)的曝光序列，再使用圖像融合算法對(duì)曝光序列中所有影像進(jìn)行融合。融合后的圖像能夠同時(shí)保留欠曝光和過(guò)曝光圖像中的圖像細(xì)節(jié)，具有完整的地物信息且滿足人眼視覺(jué)感知的真實(shí)性，一定程度上解決了色調(diào)映射中的信息損失問(wèn)題。

然而，對(duì)于衛(wèi)星傳感器而言，其只能提供單次觀測(cè)獲取的影像，無(wú)法使用多次曝光拍攝的影像建立曝光序列進(jìn)行曝光融合。因此，為了保留衛(wèi)星影像信息的完整性，方便后續(xù)的衛(wèi)星影像解譯工作，開(kāi)發(fā)一種適用于衛(wèi)星影像的曝光融合技術(shù)擁有重大意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

針對(duì)上述衛(wèi)星傳感器無(wú)法建立曝光序列的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于單景衛(wèi)星影像的曝光融合方法，其解決了衛(wèi)星傳感器只能提供單次觀測(cè)獲取的影像，無(wú)法使用多次曝光拍攝的影像建立曝光序列進(jìn)行曝光融合的問(wèn)題，并解決了衛(wèi)星影響進(jìn)行色調(diào)映射時(shí)圖像信息丟失的問(wèn)題，從而保留了文星影像信息的完整性，方便后續(xù)衛(wèi)星影響解譯工作的順利進(jìn)行。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，提供一種基于單景衛(wèi)星影像的曝光融合方法，包括以下步驟：

S1輸入一景衛(wèi)星影像，所述衛(wèi)星影像采用16位深進(jìn)行編碼，編碼數(shù)值為反射率的一萬(wàn)倍的取整；

S2使用catmull-rom樣條插值建立亮部映射、中性映射和暗部映射色調(diào)映射表，對(duì)輸入影像進(jìn)行三次色調(diào)映射，分別得到亮部映射、中性映射和暗部映射后的衛(wèi)星影像，即影像的曝光序列序列；

S3分別計(jì)算亮部映射、中性映射和暗部映射圖像的飽和度、邊緣紋理和曝光程度；

S4根據(jù)S3計(jì)算的飽和度、邊緣紋理和曝光程度，分別計(jì)算亮部映射、中性映射和暗部映射后的衛(wèi)星影像的融合權(quán)重；

S5將S4計(jì)算的3個(gè)權(quán)重值進(jìn)行歸一化，得到歸一化權(quán)重，使它們?cè)诿總€(gè)像素處的總和為1；

S6對(duì)S5中計(jì)算的歸一化融合權(quán)重構(gòu)建拉普拉斯圖像金字塔；

S7以S6建立的每一級(jí)金字塔為基礎(chǔ)，對(duì)亮部映射、中性映射和暗部映射后的衛(wèi)星影像構(gòu)建拉普拉斯圖像金字塔，層數(shù)與S6保持一致；