[发明专利]一种高光谱斜模成像复原与定标系统及方法

说明书

本发明提供了一种高光谱斜模成像复原与定标系统及方法，针对高光谱斜模成像特点，综合混叠、空间有效分辨、幅宽以及斜模成像中正方形采样的理论，确定斜模高光谱的最佳成像角度；在最佳成像角度下，通过基于P值的高光谱自适应波段选择方法(pSMBS)对斜模高光谱图像进行降维，选取了其中15个信息量大、独立性强的波段，减少谱间混叠，去数据冗余；结合倒易晶胞和MTF的方法对波段选择后的多波段图像去混叠去模糊去噪，复原图像；用线性回归方法，对复原后各波段图像定标，给出各波段定标方程，确保复原高光谱图像的光谱保真性。本发明适合各类高光谱斜模成像图像的复原。

技术领域

本发明涉及一种高光谱斜模成像复原与定标系统及方法，属于遥感与测绘领域，适用于任何高光谱斜模成像装置获取的高光谱图像复原与定标。

背景技术

提升高光谱图像分辨率永远都是人们追求的目标。斜模成像从成像机理上提高成像空间分辨率，获取的图像需要后续经过去混叠去噪去模糊等复原处理。虽然有少数人在研究斜模成像的复原方法，但没有从原理上系统分析最佳斜模成像角度，斜模复原方法停留在单波段图像处理上，没有拓展到高光谱图像。

发明内容

本发明要解决的技术问题：根据多因素，确定斜模成像过程中的最佳成像角度；将现有的斜模复原方法拓展到斜模多光谱乃至高光谱图像上；通过定标，确保复原后图像的光谱一致性。

本发明采用的技术方案：一种高光谱斜模成像复原与定标方法，包括以下步骤：

步骤(1)：综合混叠、空间有效分辨、幅宽以及斜模成像中正方形采样的理论，确定斜模高光谱的最佳成像角度；

步骤(2)：根据步骤(1)得到的最佳成像角度，应用基于P值的高光谱自适应波段选择(pSMBS)方法对斜模高光谱图像进行降维，从斜模高光谱图像中选取10～20个波段，得到降维后的斜模高光谱图像；

步骤(3)：根据步骤(2)得到的降维后的斜模高光谱图像，结合倒易晶胞与调制传递函数(MTF)的方法对降维后的斜模高光谱图像复原，得到复原后斜模高光谱图像；

步骤(4)：根据步骤(3)得到的复原后斜模高光谱图像，通过构建复原后的斜模高光谱图像和原始图像之间的关系得到各波段的定标方程，对复原后的斜模高光谱图像相对辐射定标，最终得到复原定标后的斜模图像。

所述步骤(1)中最佳成像角度的选取步骤如下：

步骤(11)：模拟计算不同成像角度下的混叠、空间有效分辨、幅宽等因素的变化曲线；

步骤(12)：计算斜模成像为正方形采样时的成像角度；

步骤(13)：通过实验数据验证步骤(11)中的变化曲线，并最终确定混叠小于预定阈值、空间有效分辨率、幅宽适宜的成像角度区间；

步骤(14)：结合步骤(12)和步骤(13)的结果，确定多个候选最佳成像角度；

步骤(15)：根据步骤(14)确定的多个候选最佳成像角度，通过复原后的评价指标对比和分析，最终确定斜模的最佳成像角度。

所述步骤(3)中的基于倒易晶胞和MTF的斜模高光谱图像复原包括：

步骤(31)：通过pSMBS方法从斜模高光谱数据中选取10～20个满足预定条件的波段；

步骤(32)：从步骤(31)中选取的波段中截取刃边信息，并计算各波段的MTF函数；

步骤(33)：应用倒易晶胞去混叠算子复原选取的各波段图像；

步骤(34)：应用步骤(32)中计算的MTF函数去复原对应波段已去混叠的图像，最终得到去混叠去模糊的斜模高光谱图像。

所述步骤(4)中的复原后斜模图像的定标包括：