面向遥感图像的倒易晶胞复原方法研究

论文摘要

倒易晶胞的复原方法是一种面向遥感图像的单帧图像复原方法。该方法通过在频域网格内去除或减少相邻频谱网格的频谱交叠,以达到去除混迭的目的。再结合传统的图像复原方法,进行去噪声和去模糊,最后恢复一幅较为清晰的图像。本文对倒易晶胞的复原算法进行深入的研究,主要有以下几方面的工作:研究了遥感图像中混迭现象产生的原因,进行混迭量对图像影响的定量化测试。通过混迭进行量化,测试混迭量对Wiener结合倒易晶胞复原和TV(Total Variation)结合倒易晶胞方法的影响。并针对实验中的具体图像,限定倒易晶胞复原方法能够处理的混迭程度。从对MTF(Modulation Transfer Function)补偿的角度分析,倒易晶胞的物理意义就是一个低通滤波器。它在滤波中的作用就是既尽量趋向理想的Shannon滤波器,又要使得倒易晶胞形状保持光滑。研究倒易晶胞中去卷积的方法,通过实验发现倒易晶胞复原工作中可能存在的问题,即彩色混迭和彩色噪声现象。首次提出彩色混迭的概念,并给出彩色混迭的公式。从实验结果中,给出了彩色混迭和彩色噪声在倒易晶胞中的表现。利用频域结合时频域,提出一种基于小波理论结合倒易晶胞的复原方法,把混迭考虑到数学模型中。既达到了去混迭的目的,又可得到比直接频域复原方法更好的复原效果。研究了亚像元技术及其插值方法,提出一种基于两帧亚像元图像并结合中值滤波的小波复原方法,达到较好的复原效果。在此基础上进一步研究,又提出一种基于复小波的亚像元复原方法。该方法利用复小波进行插值和双变量层间去噪,与基于两帧亚像元图像的小波复原方法相比得到更好的复原效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 遥感及遥感成像介绍
• 1.2 遥感图像复原发展动态
• 1.3 遥感图像复原研究的意义
• 1.4 国内外遥感图像复原工作进展介绍
• 1.4.1 国内的研究进展
• 1.4.2 国外遥感图像复原研究进展
• 1.5 混迭现象概述
• 1.6 倒易晶胞复原方法的介绍
• 1.6.1 倒易晶胞发展概况
• 1.6.2 倒易晶胞复原方法的不足之处
• 1.7 文章结构
• 1.8 本文主要贡献及创新之处
• 2 基于频域的遥感图像复原方法
• 2.1 引言
• 2.2 基于单帧遥感图像的频域复原方法
• 2.3 面向遥感图像的常用频域复原方法
• 2.3.1 Weiner滤波
• 2.3.2 Lucy Richard算法的非线性滤波
• 2.3.3 中值滤波
• 2.3.4 Gabor滤波
• 2.4 遥感图像复原流程
• 2.5 遥感图像中的采样网格与采样定理
• 2.5.1 两维矩形采样
• 2.5.2 任意两维周期采样
• 2.5.3 采样定理中的理想滤波器
• 2.5.4 对偶及对偶网格
• 2.6 混迭
• 2.6.1 混迭的本质
• 2.6.2 从光学成像的角度理解混迭
• 2.6.3 混迭的表现
• 2.6.4 混迭现象不可避免
• 2.6.5 混迭产生的原因
• 2.6.6 抑制混迭的常用方法
• 2.7 实验与结果分析
• 2.8 本章小结
• 3 倒易晶胞理论及其频域复原方法
• 3.1 引言
• 3.2 倒易晶胞
• 3.2.1 Voronoi倒易晶胞
• 3.2.2 满足采样定理的倒易晶胞
• 3.3 系统MTF模型
• 3.4 彩色噪声和彩色混迭
• 3.4.1 彩色混迭和彩色噪声在频域中的表现
• 3.4.2 抑制彩色混迭和彩色噪声的阈值方法
• 3.5 与倒易晶胞相关的MTF分布
• 3.6 最佳倒易晶胞
• 3.7 倒易晶胞的复原方法在MTF补偿理论上的意义
• 3.8 基于最佳倒易晶胞的两种图像复原方法
• 3.8.1 基于倒易晶胞的Weiner复原方法
• 3.8.2 总变差图像复原方法
• 3.9 实验结果
• 3.10 本章小结
• 4 结合小波变换的倒易晶胞复原方法
• 4.1 引言
• 4.2 结合小波方法的提出
• 4.4 小波变换
• 4.5 小波阈值法
• 4.6 维格莱特小波紧缩去卷积方法
• 4.6.1 小波-维格莱特去卷积原理
• 4.6.2 维格莱特小波去卷积的优点
• 4.7 结合小波变换的倒易晶胞复原方法
• 4.8 实验部分
• 4.9 本章小结
• 5 亚像元的小波插值方法
• 5.1 引言
• 5.2 超分辨率复原方法
• 5.2.1 超分辨率复原概念及其条件
• 5.2.2 遥感图像的超分辨率复原概念及应用
• 5.3 亚像元技术介绍
• 5.3.1 亚像元技术的概念
• 5.3.2 梅花形交错采样
• 5.4 亚像元技术采用的插值法
• 5.5 基于两帧图像的小波插值及中值滤波方法
• 5.5.1 小波系数的提取
• 5.5.2 对高分辨率系数进行最小二乘估计
• 5.5.3 中值滤波
• 5.5.4 信息融合
• 5.6 基于两帧图像的复小波复原方法
• 5.6.1 两帧亚像元图像的复小波插值方法
• 5.6.2 复小波变换
• 5.6.3 亚像元图像重建算法流程
• 5.6.4 二分树复小波插值
• 5.6.5 基于层间的复小波自适应去噪
• 5.7 实验结果的量化标准及算法复杂度
• 5.8 实验结果与对比分析
• 5.9 本章小结
• 6 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 附录A:参加的科研项目
• 附录B:博士在读期间发表和录用的论文