[发明专利]一种基于颤振精密探测估计的遥感图像复原方法

说明书

本发明涉及一种基于颤振精密探测估计的遥感图像复原方法，包括：获取多光谱遥感图像和传感器参数，采用密集匹配算法得到视差，在垂轨方向上直接从视差中分离出颤振，在沿轨方向上先将视差转换为相对残差，后从相对残差中分离出颤振；将颤振信息转换为点扩散函数，利用传感器的级数和积分时间对多光谱遥感图像中每行图像进行点扩散函数估计；根据点扩散函数采用最优窗RL算法对图像进行复原。与现有技术相比，本发明具有使得复原后影像的辐射质量和几何质量均有明显提升，局部细节更加清晰，纠正了几何偏移等优点。

技术领域

本发明涉及一种基于颤振精密探测估计的遥感图像复原方法。

背景技术

高分辨率遥感卫星在飞行过程中总是受到外界环境(如地球引力、温度等)和内部因素(如姿态控制系统等内部荷载运转)的影响而产生了不可避免的颤振现象。颤振会降低相机姿态的稳定性，使成像姿态随时间发生变化，产生指向角误差，进而导致了遥感图像的几何质量和辐射质量下降。如果颤振没有得到较好地消除，这会限制遥感影像后续的应用，如几何定位、地表变化检测、图像拼接和数字高程模型(DEM)生成等。随着遥感卫星相机的快速发展，图像空间分辨率越来越高，姿态颤振对影像质量的影响也越来越大。时间延迟积分电荷耦合器件(TDICCD)通过多片CCD对同一地物进行多次扫描，利用时间延迟积分技术成像，提升了相机的灵敏度和图像的信噪比，这一优势使其成为了成像设备的主流。因此，消除姿态颤振对TDICCD遥感图像的影响是一项非常有意义的工作。

卫星姿态颤振探测是图像复原的基础，其探测精度决定了整体复原的效果。颤振探测方法主要有两类，一类是基于高性能姿态传感器(如角位移传感器、角加速度计)直接获取平台姿态变化信息，该方法的精确性取决于姿态测量的频率以及精度。此类方法成功应用于法国Pleiades、ALOS、ZY-3、遥感26、高分九号。另一类方法则通过遥感影像间接反演卫星姿态颤振，从图像上探测颤振，直接分析像平面上的颤振信息，无需像姿态一样做转换，更有利于颤振图像的复原。该方法应用于Terra、HiRISE、LRO、PLEIADES-HR、ZY-3、GaoFen-1 02satellite。

虽然遥感图像颤振影响的复原目前已有一些研究，但仍有一些地方需要改善：(1)沿轨方向颤振探测估计需要考虑地形影响以提高沿轨方向颤振探测估计精度；(2)遥感图像复原过程需要考虑TDI的影响。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于颤振精密探测估计的遥感图像复原方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于颤振精密探测估计的遥感图像复原方法，包括：

颤振探测步骤：获取多光谱遥感图像和传感器参数，采用密集匹配算法得到视差，在垂轨方向上直接从视差中分离出颤振，在沿轨方向上先将视差转换为相对残差，后从相对残差中分离出颤振；

点扩散函数估计步骤：将颤振信息转换为点扩散函数，利用传感器的级数和积分时间对多光谱遥感图像中每行图像进行点扩散函数估计；

图像复原步骤：根据点扩散函数采用最优窗RL算法对图像进行复原。

进一步地，所述颤振探测步骤中，密集匹配算法包括：通过归一化互相关匹配算法获取多光谱遥感图像的整像素匹配结果；采用PEF相位算法获取亚像素匹配结果。

进一步地，所述颤振探测步骤中，对垂轨方向视差进行建模，将垂轨方向视差通过第一转换公式转换为垂轨颤振像移；

所述垂轨方向视差的模型为：

其中，A_u,ω_u,和b_u分别为垂轨方向视差的振幅、频率、初相位以及趋势项；所述第一转换公式的表达式为：