[发明专利]线阵遥感CCD相机动态范围自适应实时调节方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种相机动态范围调节方法，特别是一种对卫星用线阵CCD相机的动态范围进行自适应调节的方法。

背景技术

动态范围是遥感器的一项重要性能指标，其设计是否合理直接关系到卫星图像的层次、亮度和对比度，并最终影响成像质量。如果动态范围的设计不合理，会引起图像中出现高端饱和、丢失信息或高端闲置、信息压缩在低端等情况。

通过对遥感卫星图像质量进行跟踪、统计和分析，发现其有以下几个特点：第一，在同一轨卫星图像中，在相同的相机参数设置下，不同区域的卫星图像亮度差别很大。有的图像层次非常丰富、有的图像灰度值普遍较低。在8位量化的数字图像中，整幅图像的灰度值可存在60DN值到80DN值的差异。南北半球的差别、天气的不同，都会使同一轨图像中的各图像层次产生差异；第二，在同一幅图像中，由于观测目标的不同，存在整幅图像灰度值都偏低的情况下部分区域仍会出现饱和的现象。当整幅图像灰度值均值为25DN值时，仍会出现最大值为255DN值的情况，在该种情况下，为了保证所有观测目标均不饱和，图像的层次都会压缩在低端，从而出现图像层次不丰富的情况，最终影响成像质量；第三，对于同一区域，随着季节的变化，图像差别也较大。其中有的图像层次丰富，有的图像出现了信息全部压缩在低端的情况，不同季节，图像的灰度均值差别可达55DN值。

由此可见，要想满足所有成像时刻、所有区域、所有目标的图像都层次丰富，在同一相机参数的情况下不调节相机的动态范围是不可能实现的。而卫星遥感CCD相机对地面的海洋、城市、沙漠、森林等不同目标，应该能够自动设置相机成像时的各种不同的参数，以最大可能地发挥相机的性能，提高相机的成像质量。

目前，有关CCD相机动态范围自动调节的研究大都是针对面阵CCD来进行的，通过整帧图像的信息来实时调节相机的动态范围。线阵CCD是按行来成像，没有帧的概念，并且线阵CCD需要相机的摆动来动态成像，每一个成像时刻只能成一行单独的像元，因此不能根据面阵CCD的调整动态范围的方法来整体的调节动态范围，若采用面阵CCD相机的动态范围调整方法会造成线阵CCD相机动态范围调整后图像存在大量条纹，因此线阵CCD相机必须采用完全不同的方法来进行动态范围调整。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种调节精度高、实时性好的线阵遥感CCD相机动态范围自适应实时调节方法。

本发明的技术解决方案是：线阵遥感CCD相机动态范围自适应实时调节方法，步骤如下：

(1)设定图像数据的均值上限值、均值下限值、方差阈值和灰度阈值；

(2)从线阵CCD相机逐行接收图像数据，并去除每行图像数据中包含的噪声点；

(3)结合已采集的图像和当前图像的关系，利用衰减因子对去除噪声点的图像进行迭代计算，对下一行的图像内容进行预测；

(4)计算步骤(3)中预测的下一行图像数据的均值、方差、灰度最大值及灰度最小值；

(5)若步骤(4)中计算得到的每行图像数据的方差小于步骤(1)中设定的方差阈值，则保持线阵CCD相机的积分时间不变，否则转步骤(6)；

(6)若步骤(4)中计算得到的每行图像数据的均值大于步骤(1)中设定的均值上限值，则减小线阵CCD相机的积分时间；若步骤(4)中计算得到的每行图像数据的均值小于步骤(1)中设定的均值下限值，则增加线阵CCD相机的积分时间；若步骤(4)中计算得到的每行图像数据的均值位于步骤(1)中设定的均值上限值和均值下限值之间，则转步骤(7)；

(7)若步骤(4)中计算得到的每行图像数据的灰度最大值与灰度最小值之差小于步骤(1)中设定的灰度阈值，则增加线阵CCD相机的积分时间；若步骤(4)中计算得到的每行图像数据的灰度最大值与灰度最小值之差大于步骤(1)中设定的灰度阈值，则保持线阵CCD相机的积分时间不变。

所述步骤(1)中的图像数据均值上限值、均值下限值、方差阈值、灰度阈值均由卫星进行在轨测试获取多组测试数据，然后求取测试数据的平均值得到。

所述步骤(2)中确定每行图像数据中噪声点的方法为：将在行方向上连续3点以上的灰度值相差小于5的像素点确定为有效像素，其余像素点即为噪声点。

所述步骤(3)中结合已采集的图像和当前图像的关系，利用衰减因子对去除噪声点的图像进行迭代计算，对下一行的图像内容进行预测的方法为：采用下式计算

y_n＝α*x_n+(1-α)*y_n-1