一種高光譜圖像的修補(bǔ)方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種高光譜圖像的修補(bǔ)方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及遙感圖像處理領(lǐng)域，具體涉及一種高光譜圖像的修補(bǔ)方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 高光譜分辨率（簡(jiǎn)稱(chēng)為高光譜）遙感或成像光譜遙感技術(shù)的發(fā)展是過(guò)去20多年 中人類(lèi)在對(duì)地觀(guān)測(cè)方面所取得的重大技術(shù)突破之一，是當(dāng)前遙感的前沿技術(shù)。近些年來(lái)， 隨著光譜采集及處理大量光譜數(shù)據(jù)的能力顯著提升，高光譜成像已經(jīng)變得越來(lái)越重要。高 光譜圖像除了表示普通圖片的長(zhǎng)寬域外，還有一維波段域，每個(gè)波段域內(nèi)的二維矩陣表示 該波段的反射光。因此，高光譜圖像相比于普通圖像包含了更多的信息，比如在灰度圖或彩 色圖中，僅僅依靠一個(gè)像素點(diǎn)幾乎不可能確定其材料成分，而高光譜圖像中，依靠像素點(diǎn)在 整個(gè)波段域的信息組合成的光譜曲線(xiàn)能準(zhǔn)確定位其主要信息。也因此，針對(duì)高光譜數(shù)據(jù)處 理的研宄越來(lái)越多。
[0003] 但是，在拍攝高光譜圖像的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)一些信息丟失的情況。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種高光譜圖像的修補(bǔ)方法，以提高高 光譜圖像的修補(bǔ)效果。
[0005] -種高光譜圖像的修補(bǔ)方法，若在拍攝高光譜圖像的過(guò)程中因被遮擋而導(dǎo)致所述 高光譜圖像的某一區(qū)域缺失，則所述修補(bǔ)方法包括如下步驟：
[0006] S1，獲得所述高光譜圖像對(duì)應(yīng)的各個(gè)波段上的光譜圖像；
[0007] S2,在某個(gè)波段上的光譜圖像中確定缺失區(qū)域的邊界旁的、且位于未缺失區(qū)域的 第一像素點(diǎn)，對(duì)以所述第一像素點(diǎn)為中心的待修補(bǔ)塊，在所述某個(gè)波段上的光譜圖像中找 到最匹配的圖像塊；其中，所述待修補(bǔ)塊與所述缺失區(qū)域具有交集；
[0008] S3,依次在每個(gè)波段上的光譜圖像中，找到與所述待修補(bǔ)塊相同位置的圖像塊的 最匹配的圖像塊；
[0009] S4,選擇作為最匹配的圖像塊次數(shù)最多的圖像塊位置，依次在每個(gè)波段上的光譜 圖像中，用所述圖像塊位置的圖像塊替換待修補(bǔ)塊中對(duì)應(yīng)缺失的部分。
[0010] 在一個(gè)實(shí)施例中，
[0011] 在步驟S2之前，還包括如下步驟：
[0012] S11，對(duì)于某個(gè)波段上的光譜圖像I的缺失的區(qū)域Ω，確定缺失的區(qū)域Ω以外的已 知區(qū)域I- Ω，計(jì)算以像素點(diǎn)P為中心的像素塊Ψ#可信度C (P)、結(jié)構(gòu)信息D (P)，得到修復(fù) 的優(yōu)先級(jí)P(P):
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高光譜圖像的修補(bǔ)方法，其特征是，若在拍攝高光譜圖像的過(guò)程中因被遮擋而 導(dǎo)致所述高光譜圖像的某一區(qū)域缺失，則所述修補(bǔ)方法包括如下步驟： S1，獲得所述高光譜圖像對(duì)應(yīng)的各個(gè)波段上的光譜圖像； 52, 在某個(gè)波段上的光譜圖像中確定缺失區(qū)域的邊界旁的、且位于未缺失區(qū)域的第一 像素點(diǎn)，對(duì)以所述第一像素點(diǎn)為中心的待修補(bǔ)塊，在所述某個(gè)波段上的光譜圖像中找到最 匹配的圖像塊；其中，所述待修補(bǔ)塊與所述缺失區(qū)域具有交集； 53, 依次在每個(gè)波段上的光譜圖像中，找到與所述待修補(bǔ)塊相同位置的圖像塊的最匹 配的圖像塊； 54, 選擇作為最匹配的圖像塊次數(shù)最多的圖像塊位置，依次在每個(gè)波段上的光譜圖像 中，用所述圖像塊位置的圖像塊替換待修補(bǔ)塊中對(duì)應(yīng)缺失的部分。
2. 如權(quán)利要求1所述的高光譜圖像的修補(bǔ)方法，其特征是： 在步驟S2之前，還包括如下步驟： S11，對(duì)于某個(gè)波段上的光譜圖像I的缺失的區(qū)域Ω，確定缺失的區(qū)域Ω以外的已知區(qū) 域I- Ω，計(jì)算以像素點(diǎn)p為中心的像素塊Ψ#可信度C (p)、結(jié)構(gòu)信息D (p)，得到修復(fù)的優(yōu) 先級(jí)P (P):
P (p) = C (P) D (P); S12,選擇最大的優(yōu)先級(jí)P(p)對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)p和像素塊Ψρ分別作為所述步驟S2中的 第一像素點(diǎn)和待修補(bǔ)塊； 其中，像素點(diǎn)P位于所述已知區(qū)域I-Ω內(nèi)、且位于所述缺失的區(qū)域Ω的邊界旁，I Ψρ| 是像素塊Ψρ的面積，q是像素塊Ψ ρ的已知像素點(diǎn)，c(q)表示像素點(diǎn)q的可信度，修補(bǔ)過(guò) 程開(kāi)始時(shí)初始化使缺失區(qū)域Ω內(nèi)的像素點(diǎn)的可信度置為〇,已知區(qū)域I-Ω內(nèi)的像素點(diǎn)的 可信度置為1 ; α是輸入的光譜圖像I的灰度級(jí)數(shù)，np是垂直于缺失區(qū)域Ω的邊界的單位 向量，▽、是像素點(diǎn)P的圖像梯度，丄是正交算子，表示等照度線(xiàn)到達(dá)缺失區(qū)域Ω 的邊界時(shí)的強(qiáng)度。
3. 如權(quán)利要求2所述的高光譜圖像的修補(bǔ)方法，其特征是，在步驟S12之后還包括如下 步驟： 對(duì)作為所述待修補(bǔ)塊的像素塊Ψρ中的缺失區(qū)域內(nèi)的像素點(diǎn)P'，更新可信度c(p'）：
其中，c(p'）表示像素點(diǎn)ρ'的可信度，Ψ丨表示替代作為所述待修補(bǔ)塊的像素塊 像素塊表示所述待修補(bǔ)塊的像素塊屯1)與Y之間的匹配代價(jià)。
4. 如權(quán)利要求1所述的高光譜圖像的修補(bǔ)方法，其特征是，若拍攝得到的高光譜圖像 的某一波段的部分信息缺失，則所述修補(bǔ)方法包括如下步驟： 獲得所述高光譜圖像對(duì)應(yīng)的各個(gè)波段上的光譜圖像； 在部分信息缺失的波段C的光譜圖像I。中確定缺失信息區(qū)域Ω的邊界旁的、且位于 缺失信息區(qū)域Ω的第二像素點(diǎn)p ; 通過(guò)如下步驟在波段C的光譜圖像I。中確定與所述第二像素點(diǎn)p光譜最匹配的像素 點(diǎn)y :
其中，q為波段C的光譜圖像I。中的任意一個(gè)像素點(diǎn)，qi為波段i的光譜圖像中與像 素點(diǎn)q相同位置像素點(diǎn)的光譜值，η為波段數(shù)，Pi為第二像素點(diǎn)p在波段i光譜圖像的光譜 值，d(p，q)表示第二像素點(diǎn)p與像素點(diǎn)q的匹配代價(jià)； 將最匹配的像素點(diǎn)g的光譜值賦值到第二像素點(diǎn)P。
5. 如權(quán)利要求1所述的高光譜圖像的修補(bǔ)方法，其特征是，若拍攝得到的高光譜圖像 的整個(gè)波段m的光譜圖像Im丟失，則所述修補(bǔ)方法包括如下步驟： 依次選擇光譜圖像Im上的像素點(diǎn)P，確定波段m以外的波段i的光譜圖像中與像素點(diǎn) P相同位置的光譜值Pi,確定擬合曲線(xiàn)的階數(shù)k :
I (η)是在階數(shù)η確定的情況下通過(guò)最小二乘法估計(jì)出的η階曲線(xiàn)參數(shù)，WaveLength (i) 是波段i的光譜圖像中與像素點(diǎn)P相同位置對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，polyval (I (n, Wavelength⑴））表 示計(jì)算波段i的光譜圖像中與像素點(diǎn)P相同位置對(duì)應(yīng)的光譜值； 計(jì)算光譜圖像Im上的像素點(diǎn)P的光譜值P m: Pm= polyval (I (k), WaveLength (m))； 其中，Wavelength (m)表示是已知的波段m的光譜圖像中像素點(diǎn)p的波長(zhǎng)。
6. 如權(quán)利要求5所述的高光譜圖像的修補(bǔ)方法，其特征是，2 < η < 5。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高光譜圖像的修補(bǔ)方法，針對(duì)不同的高光譜圖像信息丟失情況，充分利用高光譜圖像的特性，進(jìn)行相對(duì)最優(yōu)的修補(bǔ)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：1.對(duì)由于部分遮擋需要移除后修補(bǔ)的情況，相比于簡(jiǎn)單的插值處理，塊修補(bǔ)方法能更好的恢復(fù)紋理信息。同時(shí)充分考慮波段圖像間空間信息一致，在每個(gè)波段分別搜索最匹配塊，投票選出最優(yōu)塊并修補(bǔ)至所有波段；2.對(duì)單波段內(nèi)的部分信息丟失，由于其他波段信息完整且該丟失波段有其他信息可參照，采用光譜曲線(xiàn)匹配能最大化利用已知信息最優(yōu)的修補(bǔ)；3.對(duì)整波段信息丟失，其他波段信息完整但該波段無(wú)信息可參照，故利用曲線(xiàn)擬合估計(jì)出光譜曲線(xiàn)并用來(lái)修補(bǔ)該波段值。
【IPC分類(lèi)】G06T5-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104766282
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510173442
【發(fā)明人】王好謙, 李政芝, 宣慧明, 張永兵, 王興政, 戴瓊海
【申請(qǐng)人】清華大學(xué)深圳研究生院
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年4月13日