專利名稱：氣象數(shù)據(jù)修正的增量維納濾波大氣模糊遙感影像恢復方法
技術領域：
本發(fā)明屬于遙感影像和數(shù)字信號處理領域，涉及對高分辨遙感影像的恢復與重建，特別是涉及對已知成像時刻局部區(qū)域氣象數(shù)據(jù)的遙感影像的高分辨率恢復技術領域；
背景技術：
目前，對受到大氣模糊的遙感影像進行恢復與重建是遙感影像處理中的一個難點，人們常用的算法主要有帶約束的復原算法、正則化算法、蒙特-卡羅算法、最大熵算法等，這些算法需要傳感器平臺信息，光學成像系統(tǒng)以及成像時刻大氣狀況的參數(shù)信息，然而，這些參數(shù)通常是很難得到精確滿足的；遙感影像的獲取與傳輸過程要經(jīng)過大氣、光學系統(tǒng)、CCD (電子耦合器件，Charge CoupledDevice)等一系列環(huán)節(jié)，各個環(huán)節(jié)均可能對影像質(zhì)量產(chǎn)生退化作用，引起影像質(zhì)量的下降，給遙感影像的后續(xù)應用造成嚴重的障礙；而造成影像模糊的因素通?？梢杂眯畔@取與傳輸過程中各個環(huán)節(jié)的點擴散函數(shù)或者調(diào)制傳輸函數(shù)來描述。在長曝光情況下，大氣湍流介質(zhì)的主要影響是，造成影像高空間頻率成分的減少和輻射光線波前的傾斜變形，進而在成像焦平面內(nèi)造成影像的擾動與模糊；輻射光線波前的傾斜變形可以導致整幅影像的擾動，也可導致影像局部不同部分的擾動，這主要取決于湍流的性質(zhì)和參數(shù)，如湍流強度、內(nèi)尺度和外尺度的大小等；輻射光線波前的傾斜變形(傾斜角度通常為幾十到幾百個微弧(micro-radian))，所引起的影像的擾動和失真通?？梢酝ㄟ^自適應光學技術或短曝光(通常曝光時間為幾個毫秒)成像來補償，另一種方法則是利用波前傳感器來構建大氣相位傳遞函數(shù)PTF(Wiase Transfer Function)和影像灰度，進而實現(xiàn)更加精確的影像恢復，但是，這種方法不可能實時地完成模糊退化影像的恢復。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種對受到大氣模糊的遙感影像進行恢復的方法，以實現(xiàn)大氣模糊遙感影像的高清晰恢復；一種氣象數(shù)據(jù)修正的增量維納濾波大氣模糊遙感影像恢復方法，其中包括如下步驟1)、獲取實驗數(shù)據(jù)，包括多幀遙感影像數(shù)據(jù)及其相對應的成像時刻的局部區(qū)域氣象數(shù)據(jù)，并將獲取的數(shù)據(jù)放入指定的系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲區(qū)域；之后，進入步驟2)；2)、讀取系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲區(qū)域中的氣象數(shù)據(jù)，計算短曝光湍流調(diào)制傳輸函數(shù)MTFse和氣溶膠調(diào)制傳輸函數(shù)MTFa和大氣調(diào)制傳輸函數(shù)MTFatnws ；3)、對步驟2)中得到的大氣調(diào)制傳輸函數(shù)MTFatnws通過修正的增量維納濾波方法對大氣模糊遙感影像進行影像恢復操作，并把結果數(shù)據(jù)存入系統(tǒng)指定的圖像存儲區(qū)域，完成恢復后圖像數(shù)據(jù)的存儲；所述的氣象數(shù)據(jù)修正的增量維納濾波大氣模糊遙感影像恢復方法，其中步驟2) 中所述的計算短曝光湍流調(diào)制傳輸函數(shù)MTFse和氣溶膠調(diào)制傳輸函數(shù)MTFa、大氣調(diào)制傳輸函數(shù)MTFatnws，具體步驟如下，同時進入步驟21)、22)21)、計算短曝光湍流調(diào)制傳輸函數(shù)為
權利要求
1.一種氣象數(shù)據(jù)修正的增量維納濾波大氣模糊遙感影像恢復方法，其特征在于包括如下步驟1)、獲取實驗數(shù)據(jù)，包括多幀遙感影像數(shù)據(jù)及其相對應的成像時刻的局部區(qū)域氣象數(shù)據(jù)，并將獲取的數(shù)據(jù)放入指定的系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲區(qū)域；之后，進入步驟2)；2)、讀取系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲區(qū)域中的氣象數(shù)據(jù)，計算短曝光湍流調(diào)制傳輸函數(shù)MTFse、氣溶膠調(diào)制傳輸函數(shù)MTFa和大氣調(diào)制傳輸函數(shù)MTFatnws ；3)、對步驟2)中得到的大氣調(diào)制傳輸函數(shù)MTFatnws通過修正的增量維納濾波方法對大氣模糊遙感影像進行影像恢復操作，并把結果數(shù)據(jù)存入系統(tǒng)指定的圖像存儲區(qū)域，完成恢復后圖像數(shù)據(jù)的存儲。
2.如權利要求1所述的氣象數(shù)據(jù)修正的增量維納濾波大氣模糊遙感影像恢復方法， 其特征在于步驟幻中所述的計算短曝光湍流調(diào)制傳輸函數(shù)MTFse和氣溶膠調(diào)制傳輸函數(shù) MTFa、大氣調(diào)制傳輸函數(shù)MTFatnws，具體步驟如下，同時進入步驟21)、22)21)、計算短曝光湍流調(diào)制傳輸函數(shù)為
3.如權利要求1所述的氣象數(shù)據(jù)修正的增量維納濾波大氣模糊遙感影像恢復方法，其特征在于步驟3)中所述的對大氣調(diào)制傳輸函數(shù)MTFatnws通過修正的增量維納濾波方法對大氣模糊遙感影像進行影像恢復操作，并把結果數(shù)據(jù)存入系統(tǒng)指定的圖像存儲區(qū)域，完成恢復后圖像數(shù)據(jù)的存儲，具體步驟如下31)、輸入觀測得到的原始圖像數(shù)據(jù)f(x，y)，作為初始估計量/Α(χ，>0，其中，初始估計量 i；(U)中的k = 0，k表示循環(huán)迭代的次數(shù)，每完成一個迭代過程，k的值都要增加1 ；x、y分別表示原始圖像中像素的橫向、縱向的坐標；32)、判斷當前代表循環(huán)迭代次數(shù)的k是等于0還是大于0若k = 0，對點擴散函數(shù) hk(x,y)進行初值設置，令初始的點擴散函數(shù)hk(x，y)中的k = 0，把點擴散函數(shù)hk(x，y) (k =0)的初始值設置為滿足高斯分布且和為1的矩陣，且令點擴散函數(shù)hk(x，y) (k = 0)的尺寸大小等于步驟31)中輸入的所觀測得到的原始圖像的尺寸大小；若k>0，則令點擴散函數(shù)hk+l (χ, y) = hk(x, y)，k+1表示當前循環(huán)迭代的次數(shù)k的值增加1 ；33)、對當前估計量、當前點擴散函數(shù)hk(x，y)分別進行傅里葉變換，得到當前估計量的傅立葉變換矩陣&(P，0和當前點擴散函數(shù)hk(x，y)的傅立葉變換矩陣即光學傳遞函數(shù)Hk (p，q)；其中，P、q分別表示傅里葉域中的元素坐標；34)、利用大氣調(diào)制傳輸函數(shù)MTFatnwJf光學傳遞函數(shù)Hk(p，q)進行修正，其修正模型為
全文摘要
本發(fā)明提供了一種氣象數(shù)據(jù)修正的增量維納濾波大氣模糊遙感影像恢復方法，涉及對已知成像時刻局部區(qū)域氣象數(shù)據(jù)的大氣模糊遙感影像的高分辨率恢復技術領域，主要包括對受到大氣模糊遙感影像進行恢復，本發(fā)明提出了利用成像時刻遙感影像局部區(qū)域氣象數(shù)據(jù)修正的增量維納濾波方法，利用地面氣象站獲取的成像局部區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)，對衛(wèi)星成像時刻的大氣調(diào)制傳輸函數(shù)進行估計，進而對增量維納濾波器進行修正，完成大氣模糊遙感影像的高清晰恢復與重建。
文檔編號G01S7/48GK102236884SQ20101016550
公開日2011年11月9日 申請日期2010年5月7日 優(yōu)先權日2010年5月7日
發(fā)明者宋向, 楊陽, 王蘭, 王振國, 王洛飛, 耿則勛, 陳路, 魏小峰 申請人:耿則勛