姜耀鵬

（61175部隊(duì)，武漢430074）

淺談遙感影像處理

姜耀鵬

（61175部隊(duì)，武漢430074）

本文通過(guò)論述遙感影像的特點(diǎn)，介紹了目前遙感影像處理的主要領(lǐng)域，并通過(guò)介紹幾種最新的方法通過(guò)實(shí)例介紹驗(yàn)證遙感影像的發(fā)展趨勢(shì)。

遙感影像處理；超分；影像融合；影像補(bǔ)繪

1 前沿

遙感影像多以光譜數(shù)據(jù)為特征，如IKONOS、Quick Bird等高空間分辨率衛(wèi)星影像都有獲取多光譜影像的能力。微波遙感數(shù)據(jù)如SAR數(shù)據(jù)雖不易為多波段數(shù)據(jù)，卻從多極化角度得到彌補(bǔ)。遙感影像處理的理論基礎(chǔ)和處理方法與現(xiàn)有的數(shù)字圖像處理和模式識(shí)別的理論、方法相似，如邊緣提取，影像復(fù)原，影像融合等；但是基于數(shù)字圖像處理的影像處理方法所涉及的往往僅僅針對(duì)單波段數(shù)據(jù)，即黑白影像，如紋理分析；有關(guān)的概念、方法也是針對(duì)黑白影像，影像分割也是如此，至多討論到彩色影像。當(dāng)然，這些理論、方法是可以用于處理遙感影像的，但卻沒(méi)有反映遙感影像的特點(diǎn)，同時(shí)在遙感影像處理領(lǐng)域上還具有一些特殊性，如遙感影像死像元修復(fù)，遙感影像去薄霧等，正是基于這一考慮，我們應(yīng)該針對(duì)遙感影像數(shù)據(jù)特點(diǎn)，進(jìn)行遙感影像處理研究。

2 主要內(nèi)容

2.1 遙感影像超分變率重建

遙感影像的超分辨率重建研究和數(shù)字圖像處理類(lèi)似，都是采取一定的手段將受到噪聲，模糊和降采樣的低質(zhì)影像恢復(fù)為高質(zhì)量影像的。超分辨率重建一般分為3個(gè)范疇：基于內(nèi)插的超分辨率重建，基于多幅影像重建的超分辨率重建，基于學(xué)習(xí)的超分辨率重建方法。

Zhang［1］等人針對(duì)高光譜序列影像，提出了一種基于PCA成分域的多時(shí)相高光譜影像超分辨率重建方法，將多時(shí)相高光譜影像的配準(zhǔn)和超分辨率重建均轉(zhuǎn)換到PCA成分域進(jìn)行，從而同時(shí)保證算法的速度和精度。

Zhao［2］等人針對(duì)高光譜影像，提出了一種稀疏模型與混合像元分解模型的結(jié)合的超分辨率重建算法。在這種算法中用到了現(xiàn)在流行的壓縮感知的知識(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)證明影像可以通過(guò)一組稀疏系數(shù)選擇過(guò)完備訓(xùn)練字典中原子線性稀疏表達(dá)。通過(guò)合適的稀疏系數(shù)我們能夠還原出高分辨率影像。在這篇文章中作者根據(jù)影像復(fù)原退化模型，建立變分模型，以稀疏表達(dá)為框架，加入混合像元分解的光譜約束項(xiàng)，能夠保證在對(duì)影像進(jìn)行重建的過(guò)程中，每個(gè)像元的組分不變，實(shí)現(xiàn)光譜保真度。

2.2 遙感影像融合

現(xiàn)有的影像融合方法大部分都沒(méi)有建立已知和未知之間的直接關(guān)聯(lián)，因此缺乏嚴(yán)格的理論根基和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。為了提高多光譜遙感影像的空間分辨率，并有效保持原有的光譜信息，提高后續(xù)特征識(shí)別的精度，Jiang等人［3］提出了一種基于模型的正則化影像融合方法，分別建立已知的低空間分辨率多光譜影像與高分辨率全色影像有所求高分辨率多光譜影像之間的關(guān)系模型，利用正則化技術(shù)進(jìn)行融合處理。

2.3 遙感影像補(bǔ)繪與去條帶方法

現(xiàn)有影像補(bǔ)繪與去條帶方法大部分都沒(méi)有包含影像的先驗(yàn)信息，從而未能在影像處理過(guò)程中對(duì)影像鄰域施加約束。因此，zeng等人［4］提出了一種MAP框架下的影像補(bǔ)繪與去條帶方法，使用Huber－MRF先驗(yàn)?zāi)Ｐ驮谔幚磉^(guò)程中對(duì)待求影像的鄰域信息施加先驗(yàn)約束，從而得到更優(yōu)的處理結(jié)果。

圖1 Sub-images of Aqua MODIS of 500-m pixel resolution acquired on January 18,2009,over southern China.(a)True color composite band R=1 band,G=band4,B=band3;(b) Original band 6;(c)采用bands 2,5,7分類(lèi)結(jié)果；(d)GF恢復(fù)結(jié)果；(e)WCGF恢復(fù)結(jié)果and(f)文中提出的方法。

3 結(jié)論

由于遙感數(shù)據(jù)的多光譜特性，許多研究者都根據(jù)遙感影像特點(diǎn)自適應(yīng)的選擇合適的影像處理方法，也提出了各種新方法新思路。我們?cè)谶M(jìn)行遙感影像應(yīng)用，也應(yīng)該根據(jù)其特點(diǎn)，利用高光譜波段之間的信息相關(guān)性和高分影像的高分辨率特點(diǎn)進(jìn)行研究，同時(shí)根據(jù)其光譜特性建立模型防止光譜畸變。

［1］H.Zhang,L.Zhang,H.Shen."ASuper－resolution［1］Reconstruction Algorithm for Hyperspectral Images,"Signal［1］Processing,DOI：10.1016/j.sigpro.2012.01.020,2012(SCI).

［2］Y.Zhao,J.ang,Q.Zhang,L.Song,Y.Cheng and Q.［1］Pan"Hyperspectral imagery super－resolution by sparse［1］representationandspectralregularization"EURASIP［1］Journal on Advances in Signal Processing 2011,2011：87.

［3］C.Jiang,H.Zhang,H.Shen and L.Zhang,"A Practical［1］Compressed Sensing－Based Pan－Sharpening Method,"IEEE［1］Geoscience and Remote Sensing Letters,DOI：10.1109/［1］LGRS.2011.2177063,2012(SCI).

［4］H.Shen,C.Zeng and L.Zhang,"Recovering Reflectance of［1］AQUA MODIS Band 6 Based on Within－Class Local Fitting,"［1］IEEEJournalofSelectedTopicsinAppliedEarthObservations［1］and Remote Sensing,vol.4,no.1,185－192,2011（SCI）.

P237;TP751

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10.3969/j.issn.1001－0270.2015.01.23

2014－08－22