多时相遥感图像复原方法的研究.pdfVIP

第12卷第3期 遥 感 学 报 V01．12，No．3 2008年5月 OFREMOTESENSING May，2008 JOURNAL 文章编号：1007—4619(2008)03-0428-05 多时相遥感图像复原方法的研究 周卫峰，李成军，朱重光 (中国科学院研究生院，中国科学院遥感应用研究所，北京100101) 摘要： 为了充分利用卫星所获得的对同一地区多次观测图像来进行清晰化，选择了多时相遥感图像复原技术， 利用各观测图像间相似但又有差异的信息，重建出反降晰图像以获得更多的细节。论文建立了多时相遥感图像复 原的数学模型，估计出观测图像与参考图像之间的相对运动，选择约束最／b--乘法对解进行规整化，获得复原结 果。运用该算法对卫星拍摄的多时相遥感图像进行处理，并选择三种衡量标准对复原结果进行定量分析，验证了 算法的有效性和实用性。 关键词： 多时相；图像复原；运动估计；约束最小二乘法 中图分类号：TP751．1 文献标识码i A Tikhonov规整化方法克服复原中的病态性来得到复 1 引 言 原结果。 由于遥感图像成像过程中受到各种因素(如 2多时相遥感图像复原的数学模型 传感器性能下降、大气扰动等)的影响，造成获得 的图像质量退化，为了抑制这种退化，需要利用 由于获取的时间和成像条件不同，导致各帧多 图像复原技术来提高图像的质量。而随着遥感 时相遥感图像之间存在相对运动，根据成像过程， 技术的发展，同一颗卫星通常可以在不同时间获 可以假设各帧观测图像是由理想图像通过相对运 得多帧对同一地区的图像(多时相遥感图像)，如 动、降晰得到，并且每帧观测图像都被加性噪声所 果能够充分利用这些相似图像中的差异信息来 沾染。设理想图像为菇∈R肌“，将石按字典序排列 进行图像复原，将对复原结果有很大的改善。首 得到的矢量记为工=[髫…髫。：，菇13，…，并MⅣ]1’，第k帧 先出现的多帧图像复原技术是基于频域的方 观测图像为Y。∈R肌“，将Y。按字典序排列得到的矢 法¨’2o，这种方法只适用于全局平移运动和线性 移不变降晰，于是出现了多种空域方法，如迭代 为MN×MN的降晰矩阵，FI是与Y。与工之间的相 反向投影方法一。、统计复原法(最大后验概率 对运动矩阵，尺寸为MN×MN，n。为按字典序排列 估计MAP)¨一71、集合论方法(如凸集投影 的噪声向量，则观测模型可以表示为[103： POCS)’9o等，空域方法比频域方法具有更大的 (1) YI=HIFIz+矗I，k=1，2，3，…，P 灵活性和更广的使用范围。 如果忽略多时相遥感图像成像时的大气变化， 由于图像复原问题的病态性，需要利用先验信 并且各帧图像成像时间比较接近，则可以认为降晰 息对复原过程进行约束，来获得稳定的复原估计。 矩阵是恒定的，设H。=H，则(1)式变为 本文所述多时相遥感图像复原的方法，通过将各帧 (2) YI=HF^工+tl^，k=1，2，3，…，p 图像配准到同一参考图像后，利用图像复原中的 观测图像和理想图像之间的关系如图1所示。