發(fā)布時(shí)間：2020-03-29 23:38

【摘要】：線陣傳感器是光學(xué)遙感成像中最為常用的一類成像設(shè)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(yīng),導(dǎo)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(jié)構(gòu)化分布特性,對遙感影像原始特征結(jié)構(gòu)破壞性大,嚴(yán)重影響了影像判讀和后續(xù)應(yīng)用。因此,研究條帶噪聲處理技術(shù)具有重要的理論意義與應(yīng)用價(jià)值。條帶噪聲的表現(xiàn)形式多樣,分布情況復(fù)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(fù)雜的條帶噪聲問題,利用變分框架良好的數(shù)學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性與模型擴(kuò)展性,以“稀疏條帶—多類型條帶—斜向條帶”處理為主線,構(gòu)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(shí)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(chǔ),通過多稀疏的聯(lián)合約束,完成條帶噪聲的精準(zhǔn)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(gòu)建水平、垂直兩個(gè)方向梯度域中的稀疏約束,刻畫條帶噪聲的局部細(xì)節(jié)。實(shí)驗(yàn)表明,方法不需要預(yù)先獲取條帶噪聲的位置信息就能實(shí)現(xiàn)稀疏條帶的精準(zhǔn)移除,且可有效克服現(xiàn)有方法在條帶處理時(shí)的過度平滑問題。(2)提出一種一維濾波引導(dǎo)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(fù)雜退化問題。在多角度分析條帶噪聲特征的基礎(chǔ)上,該模型結(jié)合影像維度變化,從二維觀測影像預(yù)測理想影像的一維均值曲線,然后將預(yù)測結(jié)果作為引導(dǎo)信息,約束、控制條帶噪聲的處理進(jìn)程。為確保引導(dǎo)信息估計(jì)的準(zhǔn)確性,理想均值曲線的預(yù)測過程(通過一維濾波)適應(yīng)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(fù)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(shí)現(xiàn)方向自適應(yīng)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(jié)合傅里葉變換和引導(dǎo)濾波計(jì)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(shù)刻畫條帶的平滑特性,并結(jié)合l1范數(shù)和全變差(TV)先驗(yàn)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(gòu)建兼顧條帶噪聲及理想影像特征的高精度條帶分離技術(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,方法能準(zhǔn)確計(jì)算斜向條帶的方向信息,且能實(shí)現(xiàn)任意方向斜向條帶自適應(yīng)的高保真去除,在較大程度上突破了現(xiàn)有技術(shù)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(yīng)的均勻性。逡逑除上述原因以外，傳感器的校正誤差也會(huì)造成條帶噪聲。為消除成像儀探測間響應(yīng)的不一致，衛(wèi)星地面預(yù)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(shí)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(diǎn)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(shù)上，遙感成、電元器件的響應(yīng)往往難以達(dá)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(xì)，較窄的譜段往往導(dǎo)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(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP751

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前9條

1 姜灣;沈煥鋒;曾超;張良培;張洪艷;劉欣鑫;;Terra MODIS數(shù)據(jù)28波段影像條帶噪聲去除方法[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版);2014年05期

2 張炳先;王密;潘俊;;采用灰度分割的自適應(yīng)矩匹配條帶噪聲去除方法[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版);2012年12期

3 秦雁;鄧孺孺;何穎清;陳蕾;陳啟東;;分段線性動(dòng)態(tài)矩匹配條帶去除[J];中國圖象圖形學(xué)報(bào);2012年11期

4 楊金紅;顧松山;程明虎;;插值法在去除MODIS遙感影像條帶噪聲中的應(yīng)用[J];氣象科學(xué);2007年06期

5 吳軍;張萬昌;;MODIS影像條帶噪聲去除的自相關(guān)插值法[J];遙感技術(shù)與應(yīng)用;2006年03期

6 薛利軍;李自田;李長樂;計(jì)忠瑛;崔艷;王忠厚;;光譜成像儀CCD焦平面組件非均勻性校正技術(shù)研究[J];光子學(xué)報(bào);2006年05期

7 楊忠東,張文建,李俊,W.Paul Menzel,Richard A.Frey;應(yīng)用小波收縮方法剔除MODIS熱紅外波段數(shù)據(jù)條帶噪聲[J];遙感學(xué)報(bào);2004年01期

8 蔣耿明,牛錚,阮偉利,劉正軍;MODIS影像條帶噪聲去除方法研究[J];遙感技術(shù)與應(yīng)用;2003年06期

9 劉正軍,王長耀,王成;成像光譜儀圖像條帶噪聲去除的改進(jìn)矩匹配方法[J];遙感學(xué)報(bào);2002年04期

本文編號：2606677