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第十届全国光电技术学术交流会

作者：尹欢王瑞曹启鹏航天东方红卫星有限公司

基于调制传递函数补偿(mtfc,Modulation Transfer Function Compensation)的图像复原通过补偿图像损失的高频信息,提高图像质量。文章对基于mtfc遥感图像复原的原理、处理流程及方法进行了介绍。

关键词： mtfc 图像复原光学遥感

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面向超高行频TDI CMOS的遥感图像数据复原算法研究

面向超高行频TDI CMOS的遥感图像数据复原算法研究

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作者：张紫玉中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)

学位级别：硕士

空间光学遥感成像技术凭借隐蔽和高效等优点,在军事侦察、海洋勘探及地貌测绘等领域备受重视。为获取更高分辨率的遥感图像,本文所课题研制了具备超高行频和高累加级数的TDI CMOS空间光学遥感成像系统。而由于图像探测器利用超高行频进... 详细信息

空间光学遥感成像技术凭借隐蔽和高效等优点,在军事侦察、海洋勘探及地貌测绘等领域备受重视。为获取更高分辨率的遥感图像,本文所课题研制了具备超高行频和高累加级数的TDI CMOS空间光学遥感成像系统。而由于图像探测器利用超高行频进行逐行扫描,单次扫描的曝光时间则必然会缩短。尽管高累加级数起到了累积足量成像电荷的作用,但是其却受到像移匹配精度的约束而无法选取理论值,因此得到的图像具有整体能量不足、信噪比较低的特点。此外,遥感成像设备与环境等因素同样影响着系统的成像质量,即造成调制传递函数(Modulation Transfer Function,MTF)下降问题。在这种缺乏先验知识的情况下,基于相关理论知识和构建数学模型的MTF补偿技术将面临失效,无法应对成像环境的干扰并得出准确的补偿卷积核。而图像盲复原技术则在此情况下更适合完成MTF的提升工作,其可利用相关先验知识通过退化图像来估计模糊核,即点扩散函数(Point Spread Function,PSF),消除图像中的模糊,复原出真实图像。本文研究了超高行频TDI CMOS遥感成像系统的成像机理,构建了对应的MTF补偿模型,并基于局部二值模式(Local Binary Pattern,LBP)先验和重叠面片非线性(Overlapped Patches’Non-Linear,OPNL)先验设计了对应的遥感图像盲复原算法。实验表明,本文开发的算法均拥有良好的收敛性与稳定性,能够出色完成遥感图像的复原工作。此外,针对遥感图像复原后面临的图像评价问题,本文还提出了图像像质分类系统,进一步提升图像评价结果的准确度,具有一定的工程意义。本文的研究内容主要包含以下四个方面:第一、研究超高行频TDI CMOS遥感成像系统的成像机理,明确影响系统成像质量的原因,并调研传统MTF补偿方法以及图像复原方法,探究二者的核心关键及特点,最终确定像质提升的方案并构建相应的MTF补偿模型。第二、以LBP为先验,设计遥感图像盲复原算法。着重于清晰图像与模糊图像的局部二值模式间的相似之处,通过设置LBP阈值来筛选图像复原环节中的关键像素,并针对不同的像素及其对应梯度分别进行相应处理,实现锐化重要边缘的同时模糊微小细节,防止过度锐化。建立相关复原方程,基于交替投影极小化和半二次分裂法求解得出清晰遥感图像。第三、以清晰图像与模糊图像间特征的差异之处为先验,设计基于重叠面片非线性先验的遥感图像盲复原算法。将图像分割成若干相互部分重叠的面片,并以此为单位提取特征,通过极端像素的比率来构建先验知识。以交替投影极小化和半二次分裂法为基础,结合快速阈值迭代、稀疏映射矩阵和快速傅里叶变换,建立相关的求解算法以复原得到清晰遥感图像。第四、经处理的图像可能存在结构被破坏和过度锐化、伪影严重等现象,其会严重干扰图像的评价工作,致使对复原算法能力的评估产生误判。利用频段信息获取分类特征,构建基于决策树的支持向量机(SVM)的机器学习模型,使其在保持较高正确率的前提下递进判别5种图像类型:结构被破坏的图像、过度锐化和残留伪影的正常图像、过度锐化和残留伪影的暗弱图像,优质正常图像和优质暗弱图像,而且综合正确率达到了92.5%。

关键词：超高行频TDI CMOS 遥感成像 mtfc 图像复原技术图像像质分类

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改进的MTF遥感影像复原算法研究

引用

遥感信息 2012年第1期34卷 78-83页

作者：柴雅琼冯钟葵齐东楷郭擎中国科学院研究生院北京100049 中国科学院对地观测与数字地球科学中心北京100094

基于传统的图像复原算法——逆滤波,提出了改进的mtfc遥感图像复原算法。通过对比分析图像不同频点的补偿函数曲线以及不同补偿因子的复原效果,优化了mtfc算法,在提高图像质量的同时较好地抑制了噪声。同时,采用不同的卫星遥感图像验证... 详细信息

基于传统的图像复原算法——逆滤波,提出了改进的mtfc遥感图像复原算法。通过对比分析图像不同频点的补偿函数曲线以及不同补偿因子的复原效果,优化了mtfc算法,在提高图像质量的同时较好地抑制了噪声。同时,采用不同的卫星遥感图像验证了算法的适用性,体现了其应用价值。

关键词： mtfc 遥感图像复原算法

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高分辨率视频卫星影像超分辨率重建技术研究

高分辨率视频卫星影像超分辨率重建技术研究

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作者：姚烨中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)

学位级别：硕士

不同于传统卫星静态成像,视频卫星可以对同一景物连续成像。针对这一这一特性,可提取视频卫星序列图像的帧间不同信息提高图像质量。因此,为了提高图像分辨率,本文应用超分辨率重建这一技术对此展开了研究。超分辨率重建是一种在分辨率... 详细信息

不同于传统卫星静态成像,视频卫星可以对同一景物连续成像。针对这一这一特性,可提取视频卫星序列图像的帧间不同信息提高图像质量。因此,为了提高图像分辨率,本文应用超分辨率重建这一技术对此展开了研究。超分辨率重建是一种在分辨率受限且不改变原有硬件的情况下,通过计算机方法结合严格的数学物理方法和理论模拟提高图像分辨率的方法,具有比硬件灵活度高、开发周期短、成本低廉,可行性高等优点。其获得的高分辨率图像拥有良好的图像视觉效果,具有广阔的的商业、军事等应用前景,如目标跟踪、检测、识别等。本文针对视频卫星影像,研究了一套主要以超分辨率重建算法为核心的视频卫星可视化系统。主要内容如下:1.提出了视频卫星凝视成像降质模型。本文提出从“主动观点”和“被动观点”的不同角度分析降质模型对超分辨率重建的影响,并针对视频卫星遥感图像这一研究对象,建立主动观点凝视成像降质模型,这一模型以相机姿态为参考系,有效避免传统被动观点信息利用率差、易引入人工误差的缺点。该观点的引入为超分辨率算法提供了理论模型和解决方案,在整个算法中占有重要地位。2.提出了凸集中间映射的多帧超分辨率重建算法。该算法建立在主动观点降质模型上,通过实现基于SIFT算法的图像配准、盲去模糊的模糊核估计步骤后,应用本文提出凸集中间映射超分辨率重建算法实现图像分辨率的提升。该算法通过建立基于中间降质过程的约束集和相应的点投影算子,将点投影算子逐帧修正高分辨率图像灰度值,最终将重建的高分辨率图像约束凸集的交集上。这一重建的提出,使超分辨率图像的模型更加完善,且效果明显。3.文章选择无参考图像像质评价指标对重建图像进行评价。该评价使超分辨率重建这套系统得以完整。基于这些指标,类比多组对比实验,并进行大量数据的实验测试以验证算法有效性。4.提出了基于mtfc的单帧图像超分辨率图像算法。通过本文提出的改进倾斜刃边法实现了卫星图像调制传递函数的在轨测量,以及维纳滤波实现调制传递函数补偿及单帧图像超分辨率重建,最终,既起到实时监控卫星在轨图像像质的作用,又能起到调制传递函数补偿及分辨率的提升的作用。综上,本文开发了一套完整的超分辨率重建系统。这一系统,也发展了调制传递函数测量与补偿、图像复原、图像配准、图像相同区域提取、像质评价等相关功能。该系统的建立,对提高视频卫星图像分辨率具有重要的理论创新及应用价值。

关键词：超分辨率重建凝视成像 mtfc 图像配准模糊核估计

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《航天返回与遥感》第36卷(2015)总目次

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航天返回与遥感 2015年第6期 1-8页

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