[发明专利]一种面阵凝视红外遥感图像时空三维噪声识别及补偿方法

说明书

本发明提供了一种面阵凝视红外遥感图像时空三维噪声识别及补偿方法。该方法针对面阵凝视红外图像中行轴、列轴和时间轴产生的非稳定型三维噪声，实现准确的噪声定位及补偿处理。该方法通过样本选择、空间滤波、噪声初选、噪声定位文件制作、噪声补偿5个过程实现，具有不依赖黑体定标信息、噪声定位精确、仅处理噪声像元而不损失图像信息的特点。本发明克服了目前噪声滤波方法应用于具有时空三维非稳定噪声的面阵红外遥感图像序列时计算量大、易造成图像信息损失等缺点，可应用于红外图像在轨处理、质量改善等领域，也有助于提高面阵红外图像几何匹配精度。

技术领域

本发明涉及一种高轨面阵凝视红外遥感图像时空三维噪声识别及补偿方法，用于改善凝视型面阵红外遥感图像质量，属于遥感图像处理技术领域。

背景技术

由于红外焦平面阵列探测器生产工艺和材料的缺陷，部分阵列元可能失效，导致对红外辐射的响应明显偏离正常值。随着红外成像系统的更新换代，探测器、信号传输和处理系统高度集成在一起，探测器噪声和信号处理噪声复合在一起变得更为复杂，它会随地物目标环境以及时间产生变化，形成三维噪声(图像行轴、列轴以及时间轴)。对于面阵红外图像，某噪声像素在亮背景下可表现为黑点，但在暗背景下可能表现为亮点，也可能在常规背景下表现为类似正常像元，这一情况在高轨凝视红外图像中尤为突出。

当前国内外已发展出多种探测器噪声检测和补偿方法，包括时域、频域和空间补偿法。时域补偿法主要利用序列图像各帧之间的相关性来获取补偿信息，逐像素在时间轴上进行统计，适合基于静态目标连续成像图像的处理，易受图像配准精度影响，且如果图像像素较大，连续观测样本较多，每个像素单独分析将导致计算量将指数级增长，不适合高轨红外图像大面积连续观测地表现象及其变化需求。空域和频域补偿主要对单帧图像内部像素异常信息进行修正，涵盖频域或空域多种滤波算子，如中值滤波、领域滤波以及自适应滤波等，此类平滑滤波方法容易模糊图像的细节。对于连续成像的高轨面阵凝视红外图像序列而言，需要对每帧图像做单独的统计分析、人工阈值设定工作，计算效率较低，实用性较差。

传统图像处理在直接应用于高轨遥感数据噪声补偿过程中，或造成信息损失，或难满足遥感大量数据计算效率的需求，不利于探测器性能的发挥。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，专门针对高轨凝视面阵红外遥感图像的探测器提供一种高轨面阵凝视红外遥感图像时空三维噪声识别及补偿方法，提升高轨面阵红外遥感图像的数据质量及其信息产品品质，促进应用水平，提升应用效能。

本发明的技术解决方案为：一种面阵凝视红外遥感图像时空三维噪声识别及补偿方法，该方法包括如下步骤：

(1)、随机选取不同时相或不同区域的N幅面阵凝视红外遥感图像x_i,(i∈[1,N])，形成噪声分析图像样本集X＝{x₁,x₂,…x_N}；

(2)、对噪声分析图像样本集X中的每一幅图像x_i,(i∈[1,N])进行滤波，得到滤波后的图像y_i,(i∈[1,N])；

(3)、将噪声分析图像样本集每一幅图像x_i,(i∈[1,N])与其滤波后的图像y_i,(i∈[1,N])各像素位置的像素值作差，统计同一像素位置像素差为非零值的次数，将非零值出现次数大于预设门限v的像素位置判定为三维噪声所在位置；

(4)、根据噪声所在位置，生成图像掩膜M，利用图像掩膜M对待补偿的面阵凝视红外遥感图像I进行掩膜处理；

(5)、对掩膜处理后的面阵凝视红外遥感图像I中的噪声像素进行补偿。

所述步骤(1)选取的面阵凝视红外遥感图像为经过系统辐射校正之后的图像。

所述步骤(1)中不同时相或不同区域的定义具体如下：