空间变化离焦模糊红外图像快速复原算法

为了提升空间变化离焦模糊红外图像的图像质量,提出了一种基于图像质量评价的快速复原算法。本文提出的方法首先对模糊图像采用不同点扩散函数对应的截断约束最小二乘法算法进行复原而获得多幅复原图像,并对复原图像进行去振铃;然后对复原图像中每个像素为中心的区域进行图像质量评价,将采用不同参数复原的图像以图像质量评价的结果进行组合以获得最终的复原图像。由于无需对模糊图像点扩散函数估计,且采用了空间域运算的截断约束最小二乘法算法进行图像复原,实验结果表明,本文提出的算法能够对空间变化离焦模糊红外图像进行快速复原,算法运行速度较基于点扩散函数估计的方法大幅提升。     

基于小波变换的高分辨率遥感图像复原算法实现

为了促进遥感图像的后续研究,针对高分辨率遥感图像实现了基于小波变换的迭代收缩（IST）图像复原算法。考虑到算法在复原过程中对内存需求较大,实现过程中采用内存映射文件的方法,将高分辨率遥感图像映射到进程地址空间。针对分块复原图像时通常会伴有边缘跳变现象,影响拼接后的图像质量的问题,使用特殊分块策略对图像进行分块处理。复原算法在VC平台下实现,通过遥感图像复原实验,并对复原图像进行评价分析,复原性能和效率良好。     

适应于图像复原的无参考图像质量评价方法

由于图像降质过程的复杂性、成像获取条件限制,以及图像本身的复杂性和图像复原过程的病态性,图像复原解大多都是近似的或畸变的,一种适应于图像复原质量评价的计算方法将大大提升图像复原的应用范围。针对图像复原过程的病态性,提出了一种针对图像复原图像质量评价的计算方法,该算法通过在图像质量算子中引入图像相似矩阵和图像复原趋势矩阵,使其能适应复原对于图像结构或噪声结构的变化。该图像质量评价算子计算无需参考图像,可以很好地反映图像的模糊程度和噪声程度,并且计算简单。实验证明了该图像质量评价算子的有效性。     

基于DMD红外视景图像自适应增强算法研究

针对数字微镜阵列DMD(Digital Mirror Device)红外视景图像存在对比度低、非均匀性等问题,提出了一种基于调制传递函数MTF(Modulation Transfer Function)的自适应增强算法,首先通过检测图像线性边缘和提取最佳区域获取线扩展函数,然后利用线扩展函数与MTF间的关系完成MTF的自动检测,最后运用维纳滤波完成图像复原增强处理。仿真实验表明,该算法能有效提高对比度和降低图像的非均匀。     

一种基于边缘特征的图像质量评价新方法

图像质量评价指标可以衡量复原算法的优劣,评价复原图像的质量改进.本文通过对含有点噪声、散焦模糊、运动模糊等降质图像进行边缘特征提取,发现其结果都会存在边缘增多或边缘扩散的现象,利用图像越清晰其边缘特征比率越低这个特点,选择该比率作为衡量图像质量的一个定量指标,建立相应的数学模型,提出了一种基于边缘特征的图像质量评价新方法.该方法适用于两幅或两幅以上同源图像对比来相对地评价图像质量,更符合人眼视觉感知特性,评价曲线接近于线性,可用于各种降质图像的评价,在气动光学图像复原领域中,评价结果准确、效果明显.     

基于噪声分析和稀疏正则化的图像盲复原方法

在海事搜救过程中,机载红外相机拍摄的红外图像由于直升机振动、气流扰动、高速飞行以及红外相机摆扫等因素,严重影响图像质量.根据直升机载红外相机成像特点,提出了一种基于噪声分析和稀疏正则化的图像盲复原方法.该方法首先分析了成像过程中的噪声分布,并对噪声进行预处理,再根据稀疏表达理论,用图像边缘的稀疏先验信息指导点扩散函数复原,接着通过非盲复原方法得到目标图像,将目标图像作为下一次迭代的输入图像,如此循环迭代得到清晰图像.最后,对仿真模糊图像和实拍模糊图像进行了复原实验.实验结果表明这种方法能有效改善图像质量,并且在处理实拍运动模糊图像时,相比其他复原方法效果更好.     

一种改进的总变分正则化图像盲复原方法

传统的图像复原算法多数采用最小均方误差作为图像复原效果的评价标准,很少考虑人的视觉感受。本文在总变分盲复原算法的基础上结合Weber定律和正则化方法,运用不同的迭代表达式：在模糊辨识阶段,采用总变分正则化算法进行辨识;在图像复原阶段,采用Weber定律和正则化方法相结合。正则化的选择充分考虑图像的细节保持和边缘增强。实验结果采用基于人眼视觉感受的图像评价标准来验证。实验证明该算法在未知点扩散函数的情况下不但能有效的抑制噪声和消除纹波现象,而且还能有较好的视觉效果。     

基于变分贝叶斯估计的相机抖动模糊图像的盲复原算法

在曝光过程中由于相机抖动而导致的运动模糊,是一种常见的图像降质现象。该文提出了一种基于变分贝叶斯估计和自然图像梯度统计特性的盲复原算法,用于恢复相机抖动模糊图像,同时针对图像复原过程中出现的振铃效应,设计了一种基于分区域检测和Fuzzy滤波器的去振铃效应方法。实验结果表明,该文提出的盲复原算法能够有效地去除图像中因相机抖动而产生的模糊,而且在保持图像边缘和细节的同时,可以较好地降低振铃效应对图像复原质量的影响。     

高速飞行条件下长曝光图像复原方法北大核心CSCD

在大气层、临界层中高速飞行的飞行器其周边的光学成像环境复杂,准确求解点扩散函数并抑制噪声是图像复原的两个重点。针对目前复原算法存在抗噪性能差、先验信息利用不足等问题,本文提出高速飞行条件下长曝光图像的图像复原方法。首先构造多尺度多方向形态学滤波器对图像进行去噪预处理;引入小波变换将小波的多分辨率特征与图像复原相结合,进一步抑制残留噪声并加快运算速度;采用结合最大类间方差法的Radon变换计算运动模糊点扩散函数;最后构造多直线拟合模型,提出基于图像梯度的对称频谱估计,自适应重建清晰图像频谱。实验表明,本文算法可使用单幅长曝光图像完成有效去噪和去模糊,满足实时复原场景,PSNR和SSIM评价指标数值有效提升。     

高精度刃边法测量红外相机MTF的研究

在航空遥感图像复原过程中,系统调制传递函数(Modulation Transfer Function, MTF)测量是非常重要的一步。刀刃法因具有很多优点而成为测量MTF中较常见的方法。利用刀刃法测量红外相机MTF时,边缘扩散函数(Edge Spread Function, ESF)的提取和拟合非常关键,这直接决定了后续MTF计算效果的好坏。实验设计了一种新的提取边缘数据点的方法。该方法通过移动刃边来直接观察单个像元灰度值的变化,比利用遥感图像获得ESF的传统方法要简单、直观。同时,对比了线性拟合、高斯拟合与费米拟合三种ESF曲线拟合方法的效果。结果表明,费米拟合很好地平滑了ESF两端的噪声,效果最好。     

Satellite image blind restoration based on surface fitting and multivariate model

Owing to the blurring effect from atmosphere and camera system in the satellite imaging, a blind image restoration algorithm is proposed which includes the modulation transfer function （MTF） estimation and the image restoration. In the MTF estimation stage, based on every degradation process of satellite imaging-chain, a combined parametric model of MTF is given and used to fit the surface of normalized logarithmic amplitude spectrum of degraded image. In the image restoration stage, a maximum a posteriori （MAP） based edge-preserving image restoration method is presented which introduces multivariate Laplacian model to characterize the prior distribution of wavelet coefficients of original image. During the image restoration, in order to avoid solving high nonlinear equations, optimization transfer algorithm is adopted to decom- pose the image restoration procedure into two simple steps： Landweber iteration and wavelet thresholding denoising. In the numerical experiment, the satellite image restoration results from SPOT-5 and high resolution camera （HR） of China ＆ Brazil earth resource satellite （CBERS-02B） ane compared, and the proposed algorithm is superior in the image edge preservation and noise inhibition.     

星上多通道TDICCD相机内部的图像实时合成压缩

为了解决星上图像整合电路工作频率过高而造成的成像系统工作不稳定的问题,在相机的结构上进行创新,提出了一种基于FPGA平台实现的星上TDICCD遥感图像实时合成压缩方法。首先,介绍了星上多通道遥感图像实时合成压缩的原理;然后,针对TDICCD线阵推扫成像模式的特点,采用基于行的2D-DWT整型提升算法,提出了比特平面和编码过程全并行的EBCOT结构,实现了在对图像数据进行整合的同时进行图像的近无损压缩;最后,搭建试验平台进行验证,结果表明,在无损压缩和2倍压缩时,系统主时钟从原来的100 MHz分别降低为80 MHz和64 MHz,系统稳定,恢复图像的PSNR可以达到84 dB,满足大于80 dB的成像质量要求。处理每行的平均时间61.2 s小于相机的最小行周期63 s。算法稳定可靠,实时性好,实现了相机内部的合成压缩,满足实际工程需求。     

基于同名点追踪的空间相机成像拼接配准模型

分析了已有图像配准算法在遥感图像拼接配准方面面临的问题。根据空间相机TDICCD交错拼接的成像特点,提出了一种基于同名点轨迹追踪的成像拼接配准模型。通过建立辅助空间坐标系下的中心投影共线方程,将像点、摄像中心、景物点建立严谨的数学关系,可精确实现对同名像点在像面上的轨迹追踪。结合TDICCD在像面上的位置约束,计算图像上同名像对的纵向偏差像元数和横向偏差像元数。最后结合相机在轨所成条带图像和卫星辅助数据进行分析,选取多组像点进行配准,同名像对配准误差小于1 pixel,经验证模型算法可行。相比传统的遥感图像配准算法,该方法不需要已知图像内容,为一种严格的几何意义上的配准,具有很强的适应性和预测性,已应用在型号相机的地面复算,易移植应用于其他类型空间相机的图像配准与拼接。     

偏流角对空间相机影响研究

研究了卫星运行中偏流角对TDICCD相机像质的影响.根据卫星运动状态,推导了偏流角的具体变化形式,以及由其在穿航方向和沿航方向引起的相机像移和由此造成的像质退化调制传递函数(MTF).并针对高度为500km的圆形卫星轨道,定量计算了偏流角导致的像移对相机像质的影响程度.结果表明:偏流角在赤道附近最大,随着纬度的升高,偏流角呈非线性减小.并且,由它引起的像移在穿航方向对相机像质的影响远大于沿航方向.对于给定的轨道参数,偏流角最大值约为3.7°,当积分级数为32时,由其引起的像移调制传递函数接近于零,严重影响了相机的成像质量.为此,提出了使用二维摆镜和调整焦平面方向两种实时补偿偏流角影响的方法.     

基于速度矢量模型的圆轨道空间相机偏流角实时补偿

偏流角是影响线阵CCD 相机推扫成像性能的重要因素。为实现在轨有限计算资源环境下偏流角的快速计算,根据圆轨道卫星飞行与地物随地球自转的速度矢量运动关系,建立了适用于圆轨道正视与前后视成像的偏流角模型,给出卫星飞行过程中星下点相对地物的运动速度矢量作角向振动的数学表达式。根据该模型提出基于旋转CCD 方式的偏流实时补偿方案,并搭建偏流校正成像模拟平台进行了实验验证。仿真和实验表明,速度矢量模型具有更高的计算效率,计算精度和稳定性与坐标变换模型和轨道要素模型一致,能够将偏流导致的图像MTF 下降抑制到5%。该方案适用于 TDICCD 相机与三线阵CCD 立体测绘相机的偏流实时调整机构开发工作。     

图像配准在TDICCD拼接焦面精度检测中的应用

大视场遥感相机需要进行TDICCD拼接,对拼接焦面的精度要求非常苛刻,必须进行精确的精度检测以确保良好的成像质量。检测拼接焦面精度时,选取TDICCD封装中几何结构简单明显的标志图形作为模板,采用图像配准的方法进行标志图形定位,提出了最优步进两步模板匹配算法实现图像配准,得到各片TDICCD的拼接误差数据,所有配准过程耗时不超过350 ms。图像配准方法采用统一的客观模板检测多片小像元TDICCD的拼接焦面,检测结果表明该方法可将每一片TDICCD像元的位置定位精度提高30.6%。图像配准拼接精度检测避免了常规检测方法通过人眼观测读取数据所引入的主观误差,取得的检测结果更为精确,同时精度检测过程不需要人工干预,提高了拼接精度检测工作的效率。     

一种适于空间CCD图像压缩的SPIHT改进算法

针对传统遥感图像压缩多级树集合分裂排序(SP IHT)算法由于采用取决于图像内容的动态处理顺序而导致处理速 度缓慢这一问题,提出一种适于空间时间延时积分(TDI)CCD相机图像压缩的SPIHT改进算法 。首先,将小波变换后的图像分解成4×4块,同时对一个4×4块的 一个比特平面所有比特进行编码。为了实现并行处理机制,SPIHT改进算法重组传统SPIHT算 法的3个通道,然后采用并行和流水线作业的方式编码3个重组通道。实验结果表明,本文提 出的压缩算法可以稳定正常的 工作,具有良好压缩性能,平均信噪比(PSNR)性能与传统 方法相当,而数据吞吐率远高于传统方法。在正常100MHz时,数据 吞吐 率达到120Mpixle,大大提高压缩算法的处理速度。SPIHT改进算法 非常适合空间CCD相机图像压缩应用。     

应用相位一致性评价多光谱遥感图像条带噪声

条带噪声是影响多光谱遥感图像质量的重要因素之一,严重影响遥感数据的解译和信息提取。提出一种应用相位一致性进行多光谱遥感图像条带噪声质量评价的方法。该方法不受图像亮度或对比度变化的影响,以频域中相位一致性探测图像特征点,综合考虑图像中条带噪声的数量、长度、宽度和强度建立评价因子,客观评价遥感图像中存在的条带噪声对图像质量的影响。实验证明该方法评价结果符合人眼视觉感官评价。