【摘要】：線陣傳感器是光學遙感成像中最為常用的一類成像設備,但由于系統(tǒng)性能的制約或各類外界環(huán)境的影響,探元在掃描成像的過程中可能出現(xiàn)不一致的響應,導致采集的影像出現(xiàn)明暗相間分布的條帶噪聲。該類噪聲不同于遙感影像中的其它噪聲,具有非常顯著的結構化分布特性,對遙感影像原始特征結構破壞性大,嚴重影響了影像判讀和后續(xù)應用。因此,研究條帶噪聲處理技術具有重要的理論意義與應用價值。條帶噪聲的表現(xiàn)形式多樣,分布情況復雜,而現(xiàn)有方法大多適用范圍有限,通用性與穩(wěn)健性存在不足。本文針對遙感影像中復雜的條帶噪聲問題,利用變分框架良好的數(shù)學嚴謹性與模型擴展性,以“稀疏條帶—多類型條帶—斜向條帶”處理為主線,構建顧及條帶噪聲特征的變分處理模型,主要研究內(nèi)容如下:(1)提出一種顧及全局與局部特征的稀疏條帶變分去除方法,用于實現(xiàn)遙感影像稀疏條帶噪聲的精確處理。該方法以稀疏理論為基礎,通過多稀疏的聯(lián)合約束,完成條帶噪聲的精準刻畫。在全局尺度上,利用稀疏條帶的稀疏分布特性,對條帶噪聲施加空間域的稀疏約束,“鎖定”條帶噪聲的具體位置;在局部尺度上,根據(jù)條帶的不對稱方向特性,構建水平、垂直兩個方向梯度域中的稀疏約束,刻畫條帶噪聲的局部細節(jié)。實驗表明,方法不需要預先獲取條帶噪聲的位置信息就能實現(xiàn)稀疏條帶的精準移除,且可有效克服現(xiàn)有方法在條帶處理時的過度平滑問題。(2)提出一種一維濾波引導的多類型條帶通用變分處理模型,以克服多類型條帶噪聲共存的復雜退化問題。在多角度分析條帶噪聲特征的基礎上,該模型結合影像維度變化,從二維觀測影像預測理想影像的一維均值曲線,然后將預測結果作為引導信息,約束、控制條帶噪聲的處理進程。為確保引導信息估計的準確性,理想均值曲線的預測過程(通過一維濾波)適應不同分布密度的條帶噪聲。測試表明,方法能穩(wěn)健處理不同類型的水平或垂直條帶噪聲,即使在高密度條帶噪聲干擾的情況下,也依然能完成影像的可靠復原,克服了現(xiàn)有方法在通用性上的不足。(3)發(fā)展一種基于方向差分的斜向條帶變分去除方法,以實現(xiàn)方向自適應的斜向條帶噪聲高保真去除。該方法從條帶方向的獲取出發(fā),結合傅里葉變換和引導濾波計算條帶噪聲的方向信息;然后將條帶方向融入方向差分技術刻畫條帶的平滑特性,并結合l1范數(shù)和全變差(TV)先驗描述條帶噪聲的全局分布特性和觀測影像的分段平滑特性,以構建兼顧條帶噪聲及理想影像特征的高精度條帶分離技術。實驗結果表明,方法能準確計算斜向條帶的方向信息,且能實現(xiàn)任意方向斜向條帶自適應的高保真去除,在較大程度上突破了現(xiàn)有技術在斜向條帶噪聲處理上的瓶頸。
【圖文】：

圖I-1遙感輻射傳輸過程

面探測器響應的均勻性。逡逑除上述原因以外，傳感器的校正誤差也會造成條帶噪聲。為消除成像儀探測間響應的不一致，衛(wèi)星地面預處理系統(tǒng)一般都要經(jīng)過相對輻射校正處理。但是，逡逑果校正系數(shù)求解不精確，或者校正系數(shù)沒有隨著傳感器狀態(tài)變化而及時更新，不但不能完成己有條帶的去除，還有可能引入新的條帶噪聲。逡逑作為一類特殊成像條件下的噪聲，，條帶噪聲在影像中的表現(xiàn)形式與點狀噪明顯的區(qū)別。條帶噪聲沿光譜儀掃描方向分布，具有一定的寬度，一定的延伸，且灰度值整體亮于或暗于其鄰近的正常影像行。由于在硬件技術上，遙感成、電元器件的響應往往難以達到絕對一致，條帶噪聲在多探測器遙感光譜儀所像中是普遍存在的。一些國內(nèi)外常用的遙感影像，如ＭＯＤＩＳ（ＭｏｄｅｒａｔｅＲｅｓｏｌｕｔｉｍａｇｉｎｇ邋Ｓｐｅｃｔｒｏｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ）、美國陸地衛(wèi)星邋ＴＭ邋（Ｔｈｅｍａｔｉｃ邋Ｍａｐｐｅｒ）、Ｈｙｐｅｒｉｏｎ兵２號（Ｓｅｎｔｉｎｅｌ－２Ａ）、中國環(huán)境一號、高分２號等等，都在不同程度上受到帶噪聲的影響。特別對于高光譜數(shù)據(jù)，由于其波段劃分非常精細，較窄的譜段往往導致傳感器接收的能量較低，因此也更容易出現(xiàn)條帶噪聲問題。一些受噪的高光譜數(shù)據(jù)，甚至超過半數(shù)的波段都存在條帶噪聲。圖１－２為部分遙感影條帶噪聲影響的示例。逡逑
【學位授予單位】：武漢大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP751

【參考文獻】

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本文編號：2606677