專利名稱：一種高光譜成像儀數(shù)據(jù)的噪聲去除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高光譜成像儀數(shù)據(jù)的噪聲去除方法，特別涉及一種環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星高光譜成像儀數(shù)據(jù)的噪聲去除方法。
背景技術(shù)：
高光譜成像儀數(shù)據(jù)是一個“圖像立方體”，其空間圖像維描述地表二維空間特征， 其光譜維揭示圖像每一像元的光譜曲線特征，它以納米級的光譜分辨率獲得豐富的地物空間信息、輻射信息和光譜信息，由此實現(xiàn)遙感數(shù)據(jù)空間維與光譜維信息的有機融合，在遙感定量化方面具有極大的應(yīng)用前景。高光譜成像儀獲得的圖像數(shù)據(jù)均是三維景物中的二維投影顯示，由于受到大氣輻射傳輸、信號采集電路、信號數(shù)據(jù)處理等的影響，在高光譜成像儀數(shù)據(jù)中往往存在各類噪聲，噪聲的存在掩蓋了高光譜成像儀數(shù)據(jù)中真正的輻射信息，使得高光譜成像儀數(shù)據(jù)的信噪比、清晰度降低，嚴重影響高光譜成像儀數(shù)據(jù)質(zhì)量對后續(xù)定量遙感應(yīng)用帶來造成不利影響。目前已有多種方法對高光譜成像儀數(shù)據(jù)進行噪聲去除，但無論是基于空域法去除還是基于頻域法去除，都是通過在高光譜成像儀的灰度值數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進行噪聲去除以期達到較好的顯示效果，而對噪聲去處時的地物反射率的真實特性保持考慮甚少，這對高光譜成像儀數(shù)據(jù)的定量化應(yīng)用造成很大的不確定度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種即能很好去除噪聲又能很好的保持地物真實反射率特性的高光譜成像儀數(shù)據(jù)的噪聲去除方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種高光譜成像儀數(shù)據(jù)的噪聲去除方法，步驟如下(1)讀取遙感衛(wèi)星高光譜成像儀數(shù)據(jù)，對該高光譜成像儀數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，將高光譜成像儀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為表觀輻亮度數(shù)據(jù)；再對表觀輻亮度數(shù)據(jù)進行大氣訂正，得到去除大氣噪聲影響的地表反射率數(shù)據(jù)；(2)依據(jù)上述大氣訂正后的高光譜成像儀地表反射率數(shù)據(jù)，選取地物特性相對穩(wěn)定的均勻區(qū)域，統(tǒng)計該區(qū)域地表反射率數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特征量；(3)依據(jù)該區(qū)域統(tǒng)計特征量，結(jié)合該區(qū)域地物實測反射率Pnreasure(X),將高光譜成像儀數(shù)據(jù)的波段進行劃分為數(shù)據(jù)信息較平穩(wěn)波段P ( )和數(shù)據(jù)信息失真相關(guān)波段、數(shù)據(jù)信息失真不相關(guān)波段；劃分依據(jù)如下(3. 1)若高光譜成像儀波段λ的下述判斷條件② ⑤全部為真，將其確定為數(shù)據(jù)信息較平穩(wěn)波段P ( )；否則，若高光譜成像儀波段λ的下述判斷條件② ⑤有一個不為真，將其確定為數(shù)據(jù)信息失真波段P (j)；P SliaxU )- 〕measure (入)I< ε0②
P ^llinU )_ 〕measure (入)I< ε0③
P ⑴-P measure (入)< ε?、?br> 權(quán)利要求
1. 一種高光譜成像儀數(shù)據(jù)的噪聲去除方法，其特征在于步驟如下(1)讀取遙感衛(wèi)星高光譜成像儀數(shù)據(jù)，對該高光譜成像儀數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，將高光譜成像儀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為表觀輻亮度數(shù)據(jù)；再對表觀輻亮度數(shù)據(jù)進行大氣訂正，得到去除大氣噪聲影響的地表反射率數(shù)據(jù)；(2)依據(jù)上述大氣訂正后的高光譜成像儀地表反射率數(shù)據(jù)，選取地物特性相對穩(wěn)定的均勻區(qū)域，統(tǒng)計該區(qū)域地表反射率數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特征量；(3)依據(jù)該區(qū)域統(tǒng)計特征量，結(jié)合該區(qū)域地物實測反射率Ρω__(λ)，將高光譜成像儀數(shù)據(jù)的波段進行劃分為數(shù)據(jù)信息較平穩(wěn)波段P (i)和數(shù)據(jù)信息失真相關(guān)波段、數(shù)據(jù)信息失真不相關(guān)波段；劃分依據(jù)如下(3. 1)若高光譜成像儀波段λ的下述判斷條件② ⑤全部為真，將其確定為數(shù)據(jù)信息較平穩(wěn)波段P (i)；否則，若高光譜成像儀波段λ的下述判斷條件② ⑤有一個不為真，將其確定為數(shù)據(jù)信息失真波段P (j)；P SllaxU )-P measure (入< εP SllinU )-P measure (入)<PzmeanU)P measure (入)<SNR (λ)=Pzmean^ ^、⑤σ(Α)其中P ζ χ(λ )對應(yīng)統(tǒng)計區(qū)域高光譜成像儀波段λ的Z剖面最大值； P Zfflin(λ )對應(yīng)統(tǒng)計區(qū)域高光譜成像儀波段λ的Z剖面最小值； P Zfflean(λ )對應(yīng)統(tǒng)計區(qū)域高光譜成像儀波段λ的Z剖面平均值； ρ (λ)對應(yīng)統(tǒng)計區(qū)域高光譜成像儀波段λ的實測地表反射率； σ (λ)對應(yīng)統(tǒng)計區(qū)域高光譜成像儀波段λ的均方差；SNR(A)對應(yīng)統(tǒng)計區(qū)域高光譜成像儀波段λ的信噪比，采用方差法估算進行計算； ε0> ε 2對應(yīng)判斷誤差范圍；(3. 2)對于數(shù)據(jù)信息失真波段P (j)再通過與數(shù)據(jù)信息較平穩(wěn)波段P (i)的波段相關(guān)性公式⑥進行再分類，若滿足公式⑥條件，將數(shù)據(jù)信息失真波段P (j)確定為數(shù)據(jù)信息失真相關(guān)波段P。 (j)；否則，若不滿足公式⑥條件，將數(shù)據(jù)信息失真波段確定為數(shù)據(jù)信息失真不相關(guān)波段PiCT(j)；NΣ [a U) - Pmean (■/·)] [Pk (0 - Pmean (θ] Corji=^-TTT"^->￡3 其中k對應(yīng)統(tǒng)計區(qū)域高光譜成像儀波段的地表反射率數(shù)據(jù)灰度級； N對應(yīng)統(tǒng)計區(qū)域高光譜成像儀波段的地表反射率數(shù)據(jù)灰度級總數(shù)； Pk(J)對應(yīng)統(tǒng)計區(qū)域灰度級為k的數(shù)據(jù)信息失真波段j的地表反射率值； P k(i)對應(yīng)統(tǒng)計區(qū)域灰度級為k的數(shù)據(jù)信息較平穩(wěn)波段i的地表反射率值； Pmean(J)對應(yīng)統(tǒng)計區(qū)域數(shù)據(jù)信息失真波段j的地表反射率平均值；Pfflean(I)對應(yīng)統(tǒng)計區(qū)域數(shù)據(jù)信息平穩(wěn)較波段i的地表反射率平均值； σj對應(yīng)統(tǒng)計區(qū)域數(shù)據(jù)信息失真波段j的均方差； σ i對應(yīng)統(tǒng)計區(qū)域數(shù)據(jù)信息較平穩(wěn)波段i的均方差； Coi^i是數(shù)據(jù)信息失真波段j與數(shù)據(jù)信息較平穩(wěn)波段i的波段相關(guān)系數(shù)； ε3對應(yīng)判斷誤差范圍；(4)依據(jù)上述對數(shù)據(jù)信息失真相關(guān)波段、數(shù)據(jù)信息失真不相關(guān)波段的劃分，分別對數(shù)據(jù)信息失真相關(guān)波段、數(shù)據(jù)信息失真不相關(guān)波段進行噪聲去除；(5)對數(shù)據(jù)較平穩(wěn)波段和經(jīng)過上述噪聲去除的數(shù)據(jù)信息失真相關(guān)波段、數(shù)據(jù)信息失真不相關(guān)波段，利用實測地表反射率，進行經(jīng)驗平場域最優(yōu)反射化反射率轉(zhuǎn)換，以消除高光譜成像儀數(shù)據(jù)處理過程中的累積噪聲誤差，最后得到高光譜成像儀去除噪聲的地表反射率數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高光譜成像儀數(shù)據(jù)的噪聲去除方法，其特征在于所述的數(shù)據(jù)信息失真相關(guān)波段采用能量比紋理方差移植算法進行噪聲去除。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高光譜成像儀數(shù)據(jù)的噪聲去除方法，其特征在于所述的數(shù)據(jù)信息失真不相關(guān)波段采用直方圖匹配算法進行噪聲去除。
全文摘要
一種高光譜成像儀數(shù)據(jù)的噪聲去除方法，(1)得到去除大氣噪聲影響的地表反射率數(shù)據(jù)；(2)選取地物特性相對穩(wěn)定的均勻區(qū)域，統(tǒng)計該區(qū)域地表反射率數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特征量；(3)將高光譜成像儀數(shù)據(jù)的波段劃分為數(shù)據(jù)信息較平穩(wěn)波段和數(shù)據(jù)信息失真相關(guān)波段、數(shù)據(jù)信息失真不相關(guān)波段；(4)分別對數(shù)據(jù)信息失真相關(guān)波段、數(shù)據(jù)信息失真不相關(guān)波段進行噪聲去除；(5)對數(shù)據(jù)較平穩(wěn)波段和經(jīng)過上述噪聲去除的數(shù)據(jù)信息失真相關(guān)波段、數(shù)據(jù)信息失真不相關(guān)波段，利用實測地表反射率，進行經(jīng)驗平場域最優(yōu)反射化反射率轉(zhuǎn)換，以消除高光譜成像儀數(shù)據(jù)處理過程中的累積噪聲誤差，最后得到高光譜成像儀去除噪聲的地表反射率數(shù)據(jù)。
文檔編號G06T5/00GK102354393SQ20111019480
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月12日
發(fā)明者傅俏燕, 康倩, 潘志強, 王愛春, 閔祥軍, 韓啟金 申請人:中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心