[发明专利]一种高分辨率卫星影像调制传递函数补偿方法

说明书

一种高分辨率卫星影像调制传递函数补偿方法，涉及对国产高分辨率卫星影像MTFC(调制传递函数补偿)处理方法的设计，解决现有的图像补偿方法导致图像信噪比下降，噪声放大，其复原图像的质量低，复原过程看计算复杂度较高等问题，本发明从点扩散函数计算以及图像反卷积复原两个阶段进行改进。点扩散函数计算，亚像素边缘检测与传统像素级边缘检测方法相比，精度更高，高精度可以保证后续边缘扩散函数，线扩散函数，乃至最终点扩散函数的计算精度。图像反卷积复原过程中，对于最大似然迭代反卷积算法的GPU以及多线程优化，根据点扩散函数半径，计算加窗半径，对超大分辨率遥感图像进行加窗分块处理，有效去除边界振铃的影响，且进一步提高计算效率。

技术领域

本发明涉及对国产高分辨率卫星影像MTFC(调制传递函数补偿)处理方法的设计，具体涉及一种基于改进倾斜刃边法的高分辨率卫星影像调制传递函数补偿方法。

背景技术

遥感图像成像过程中，受到大气环境、光学系统、探测器、平台运动和电路等因素的影响，引起图像退化，造成图像模糊，降低了成像的像质，图像复原就是去除或者减轻图像获取过程中发生的像质退化，使图像趋向于没有退化的理想图像。目前图像复原的方法大多是基于点扩散函数进行的，并且由于图像退化的原因可能有很多种，如光电传感器的非线性、物体与摄像机间的相对运动、大气的扰动等，因此根据不同的退化原因，典型的图像复原方法有维纳滤波、Richardson-Lucy恢复、最小约束二乘恢复、最大熵恢复等。

调制传递函数(modulation transfer function，MTF)是遥感系统成像性能的重要指标参数，MTF值越高，景物遥感图像的高频成分越丰富，图像的清晰度也越高。调制传递函数补偿(modulation transfer function compensation，MTFC)是对遥感图像进行处理，使MTF得到提升，让整个成像系统达到较高的MTF，在一定程度上改善图像像质。国外的MTFC技术较成熟，1m以下分辨率的商业卫星已广泛应用MTFC技术，美国研制的1m以下分辨率的商业卫星，如IKONOS、QuickBird-2、OrbView-3和GeoEye-1等都成功地应用了地面MTFC技术，使得图像像质得到了显著提高。国内也对MTFC技术开展了相关研究，彭青建进行了基于MTF理论的遥感图像复原研究，提出了一种基于MTF理论的图像复原方法，该方法主要包括去噪和MTF拉伸两部分，针对遥感图像的特点，给出了一种基于频域的去噪方法；为了能够调节频谱拉伸的程度，还给出了一种指数调节MTF曲线的方法。秦世引等人针对遥感图像在成像与传输过程中的退化而导致的图像模糊与噪声干扰，提出了一种基于MTF估算与总变分优化的图像恢复方法；葛苹等人针对TDI-CCD成像数据的特点，从遥感图像中获取刀刃边缘来计算成像系统的MTF，采用维纳滤波法对退化图像进行MTF补偿处理。

MTFC在提升图像MTF的同时，必然会导致图像信噪比(signal to noiseratio，SNR)下降，噪声放大，噪声对于后续的图像应用有很大的影响，现有的方法对于噪声的抑制普遍不好。此外振铃效应也是现有MTFC算法普遍存在的问题，所谓振铃效应就是指输出图像的灰度剧烈变化处产生的震荡，如同钟被敲击后产生的震荡，振铃效应是影响复原图像质量的众多因素之一，是一个不可忽视的问题，其严重降低了复原图像的质量，并且使得难于对复原图像进行后续处理。由于图像复原过程普遍在频率域进行，复原过程必然会引入正反傅里叶变换等计算复杂度较高的操作，因此时间效率低也是MTFC算法普遍存在的问题。

发明内容

本发明为解决现有的图像补偿方法导致图像信噪比下降，噪声放大，其复原图像的质量低，复原过程看计算复杂度较高等问题，提供一种高分辨率卫星影像调制传递函数补偿方法。

一种高分辨率卫星影像调制传递函数补偿方法，该方法由以下步骤实现：

步骤一、刃边法点扩散函数计算，具体过程为：

步骤一一、对选择的影像进行刃边区域选取，并计算选取刃边区域的大小及刃边图像两侧的对比度，根据计算结果确定该区域是否符合条件，如果是，执行步骤一二；如果否，结束。