[发明专利]一种高分辨率光学遥感卫星相机最佳焦面确定方法

说明书

一种高分辨率光学遥感卫星相机最佳焦面确定方法，选取参考图像和待检测图像，分别计算参考图像和待检测图像的分块标准差和梯度，据此计算图像指标比例因子，根据该比例因子确定卫星相机是否处于最佳焦面。确定卫星相机离焦后，启动离焦工作，在调焦过程中每个焦面下选择待检测图像，再采用本发明方法计算图像指标比例因子，当某个焦面下图像指标比例因子大于0.9，即认为此时的焦面为最佳焦面。本发明方法采用分块标准差及图像梯度精确获取图像的纹理细节，综合分块标准差与图像梯度两个指标判断最佳焦面，科学可靠，针对性强，保证了参考图像和待检测图像对比结果的可信度，提高了最佳焦面确定的准确性。

技术领域

本发明涉及一种在轨高分辨率光学遥感卫星相机最佳焦面确定方法，属于航天遥感图像处理技术领域。

背景技术

高分辨率卫星显著的特点是长焦距，分辨率优于1米的遥感卫星等效焦距一般接近10米，例如美国研制的IKONOS、QuickBird卫星、中国研制的高分二号卫星等效焦距分别达到10米、8.8米及7.8米。卫星完成在轨测试交付用户时，卫星焦面处于最佳位置，获取的图像质量达到最优水平。由于长焦相机焦深浅，卫星在轨运行期间，更容易受到温度、大气压力以及应力释放等因素的影响，引起相机成像面偏离焦面，即造成离焦。高分辨率卫星相机焦距越长，焦深越浅，越容易离焦。离焦图像数字值(Digital Number，DN)趋于单一灰度，纹理模糊，信息含量减少。为了避免高分辨率卫星相机离焦工作，卫星在轨运行期间，需要定期监测图像质量，通过分析图像清晰度判读相机是否离焦。一旦离焦即启动相机调焦程序，调焦的目的是通过调整焦平面的位置，保证相机工作在最佳焦面上，获取清晰度最高的图像。

可以在地面采用图像判读、分析的技术分析卫星在轨图像清晰度，以判断相机是否离焦并进一步确定最佳焦面。目前分析卫星在轨图像清晰度的算法没有针对性，一般采用图像标准差、峰值信噪比等算法，上述算法均针对整幅图像，当包含2-3种反差大的均匀地物时，纹理信息缺乏，图像标准差或峰值信噪比很大，不能精确反映地物的真实纹理特征，降低了参考图像和待检测图像对比结果的可信度，另外，现有技术采用相对独立的指标对最佳焦面进行确定，没有综合利用各指标综合评价，降低了最佳焦面确定的准确性。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种高分辨率光学遥感卫星相机最佳焦面确定方法，保证了待检测图像和参考图像对比结果的可信度，提高了最佳焦面确定的准确性。

本发明的技术方案是：一种高分辨率光学遥感卫星相机最佳焦面确定方法，包括如下步骤：

(1)在光学遥感卫星相机处于最佳焦面时，从某区域地面站接收的图像中选择纹理清晰的经过正射校正的正视图像作为参考图像；

(2)在光学遥感卫星相机在轨运行期间过程中，从该区域地面站接收的图像中选择与参考图像同样位置的图像作为待检测图像，所述待检测图像是经过正射校正的正视图像或侧摆角度小于5度的图像，且能够与参考图像几何配准；

(3)判断待检测图像和参考图像亮度是否一致，如果一致，进入步骤(4)；如果不一致，依据参考图像对待检测图像进行亮度归一化处理，使待检测图像平均亮度与参考图像一致，进入步骤(4)；

(4)计算参考图像的分块标准差及梯度；

(5)计算待检测图像的分块标准差及梯度；

(6)确定待检测图像和参考图像的分块标准差比值σ_scale以及梯度比值g_scale，利用公式计算图像指标比例因子r；

(7)当r大于0.9，即认为光学遥感卫星相机处于最佳焦面；当0.75≤r≤0.9时，需要继续选择待检测图像进行确定；当r小于0.75时，光学遥感卫星相机处于离焦状态，启动调焦工作，进入步骤(8)；