[发明专利]基于接触式图像传感器的多谱段图像重建方法及系统

摘要

本发明提供一种基于接触式图像传感器的多谱段图像重建方法及系统，主要包括前去噪阶段、重建阶段和后去噪阶段，所述前去噪阶段和后去噪阶段，分别对每一个谱段的图像进行切块处理，非局部自相似块搜索，形成图像矩阵，根据特征矩阵与保留的特征值得到去噪后的图像矩阵，恢复得到完整的图像；所述重建阶段包括对各个谱段图像纵向插值放大，根据传感器发光顺序对n个谱段的图像进行排序，对各个谱段图像切分为小块，对每一个小块求其直方图分布，得到直方图分布集合，进行直方图拉伸，将同谱段的处理后的图像小块按原顺序拼在一起，得到所有谱段的处理后的完整图像。本发明可以充分利用各谱段信息，重建过程仅需进行线性映射，效率高，适用性好。

主权项

1.一种基于接触式图像传感器的多谱段图像重建方法，其特征在于：依次包括前去噪阶段、重建阶段和后去噪阶段，所述前去噪阶段和后去噪阶段，分别包括如下步骤1.1～步骤1.5，步骤1.1，首先获取n个谱段图像，前去噪阶段是利用接触式图像传感器获取n个谱段图像，后去噪阶段是利用重建阶段所得所有谱段的处理后的完整图像；步骤1.2，对每一个谱段的图像分别进行处理，将单谱段图像切分成m×m像素的小块，同时相邻小块间有s像素的重叠区域，m和s为预设的取值；步骤1.3，非局部自相似块搜索，包括对每一个小块寻找同谱段中以该小块为中心的W×W像素区域中的k个最相似的小块，k为预设的取值；步骤1.4，将k个最相似小块的列向量形式x1、x2...xk串接起来形成图像矩阵，记为Xk×M，M为一个小块的总像素数；对图像矩阵Xk×M进行奇异值分解得到特征值λ、特征向量μ以及特征矩阵U；对特征值进行降序排列，保留前r个较大的特征值使得特征根的能量积值参数大于预设阈值；将特征矩阵与保留的特征值相乘得到去噪后的图像矩阵X′k×M；步骤1.5，将图像矩阵X′k×M中的小块恢复至对应位置，并拼成完整的图像，对于重叠部分的图像取各小块重叠部位像素灰度值的平均值；所述重建阶段包括如下步骤，步骤2.1，设图像纵向是接触式图像传感器与被摄物之间发生相对运动的方向，首先输入接触式图像传感器多谱段图像，然后对各个谱段图像纵向插值放大，根据传感器发光顺序对n个谱段的图像进行排序；步骤2.2，将各个谱段图像切分为小块图像，对每一个谱段的图像进行分别处理，对单谱段图像切分成a×a像素的小块，a为n的整数倍，步骤2.3，将n个谱段图像的同一位置的小块形成一个集合，记为C，则C＝{c1，c2，...，cn}其中，ci为第i个谱段的图像小块；对每一个小块求其直方图分布，得到直方图分布集合，记为H，则H＝{h1，h2，...，hn}其中，hi为第i个谱段图像小块的直方图分布向量；步骤2.4，对n个谱段同一位置的图像块依次处理，处理第i个谱段的图像块ci时，将其它n‑1个谱段的图像块进行直方图拉伸，使其直方图范围与第i个谱段的图像块的直方图范围一致；直方图拉伸使用如下公式，所述cj为其余n‑1个谱段中的第j个谱段的小块，c′j为cj的拉伸结果，maxi和maxj分别为ci和cj中的最大灰度级，mini和minj分别为ci和cj中的最小灰度级；最终得到关于第i个谱段的处理后图像块集合，记为C′i，则C′i＝{c′1，c′2，...，ci，...，c′n}步骤2.5，对处理后图像块集合C′i进行处理，取第l个图像小块中的第(l+n×d)行，将取出的各行按顺序拼接在一起，得到处理后的第i个谱段的图像小块，l＝1，2，...，n，d为使(l+n×d)不大于a的任意整数；步骤2.6，将同谱段的处理后的图像小块按原顺序拼在一起，得到所有谱段的处理后的完整图像。