[科普中國]-影像復(fù)原

影像復(fù)原就是在研究噪聲和模糊退化原因的基礎(chǔ)上，以退化影像為依據(jù),運(yùn)用某些先驗(yàn)知識(shí)，建立系統(tǒng)退化的數(shù)學(xué)模型，最后以最大的保真度恢復(fù)原始影像。

簡介由于受大氣擾動(dòng)、散光、航天器運(yùn)動(dòng)、鏡頭失焦等其他各種因素影響,遙感影像不可避免地引入不同程度的模糊和噪聲,從而引起影像質(zhì)量下降或退化。影像的退化,其中噪聲和模糊是最主要的退化因素。

影像復(fù)原就是在研究噪聲和模糊退化原因的基礎(chǔ)上,以退化影像為依據(jù),運(yùn)用某些先驗(yàn)知識(shí),建立系統(tǒng)退化的數(shù)學(xué)模型,最后以最大的保真度恢復(fù)原始影像。1

背景近年來,遙感對(duì)地觀測技術(shù)向三多(多平臺(tái)、多傳感器、多角度)和四高(高空間分辨率、高光譜分辨率、高時(shí)相分辨率和高轄射分辨率)方向迅猛發(fā)展,人們可以更加快速、準(zhǔn)確和多手段的獲取各種航空航天對(duì)地遙感觀測數(shù)據(jù)。然而,在遙感數(shù)據(jù)的獲取、傳輸與存儲(chǔ)過程中,一些降質(zhì)過程降低了遙感影像的質(zhì)量,從而使遙感影像的應(yīng)用潛力受到極大限制,為后續(xù)的數(shù)據(jù)應(yīng)用帶來了諸多困難。在沒有高質(zhì)量影像的條件下,通常需要對(duì)低質(zhì)量的遙感影像進(jìn)行復(fù)原處理,以提升影像的應(yīng)用潛力。是遙感信息處理與應(yīng)用中的重要基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。

發(fā)展史作為圖像處理中的經(jīng)典問題,影像復(fù)原(去噪與去模糊)已經(jīng)廣受研究,并產(chǎn)出了大量的經(jīng)典研究方法,近幾年也出現(xiàn)了一些更為穩(wěn)健的新方法。然而,現(xiàn)有方法中一般都涉及相關(guān)參數(shù)的選取,如果參數(shù)選擇不當(dāng)經(jīng)常不能得到較好的處理結(jié)果。

進(jìn)行影像去模糊,需要已知影像的模糊函數(shù)及點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(PSF)。如果PSF為己知,影像復(fù)原是一個(gè)非盲復(fù)原的過程;相反,如果PSF為未知,影像復(fù)原則是一個(gè)盲復(fù)原的過程。在大多數(shù)情況下,影像的PSF是未知的,因此影像盲復(fù)原更具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

方法分類光學(xué)遙感影像的獲取與傳輸過程經(jīng)常受到一些退化因素的影響,導(dǎo)致影像模糊。2遙感影像復(fù)原處理一般需首先估計(jì)PSF(Point Spread Function),再利用特定的復(fù)原方法進(jìn)行影像去模糊。目前遙感影像的去噪方法大致可以分為兩大類:空間域方法和變換域方法。

空間域去噪方法是直接對(duì)影像像素的灰度值進(jìn)行處理,算法理論發(fā)展較為成熟,數(shù)字分析簡單。最常用的空間域去噪濾波器有線性和非線性濾波器兩種。線性的濾波器主要是均值濾波、線性加權(quán)濾波、倒數(shù)梯度加權(quán)濾波等。

變換域去噪方法是在變換域?qū)τ跋襁M(jìn)行相應(yīng)處理,其中最經(jīng)典的變化框架是法國數(shù)學(xué)家傅里葉提出的傅里葉變換。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

杜強(qiáng) - 高級(jí)工程師 - 中國科學(xué)院工程熱物理研究所