专利名称：一种高光谱成像仪数据的噪声去除方法
技术领域：
本发明涉及一种高光谱成像仪数据的噪声去除方法，特别涉及一种环境减灾卫星高光谱成像仪数据的噪声去除方法。
背景技术：
高光谱成像仪数据是一个“图像立方体”，其空间图像维描述地表二维空间特征， 其光谱维揭示图像每一像元的光谱曲线特征，它以纳米级的光谱分辨率获得丰富的地物空间信息、辐射信息和光谱信息，由此实现遥感数据空间维与光谱维信息的有机融合，在遥感定量化方面具有极大的应用前景。高光谱成像仪获得的图像数据均是三维景物中的二维投影显示，由于受到大气辐射传输、信号采集电路、信号数据处理等的影响，在高光谱成像仪数据中往往存在各类噪声，噪声的存在掩盖了高光谱成像仪数据中真正的辐射信息，使得高光谱成像仪数据的信噪比、清晰度降低，严重影响高光谱成像仪数据质量对后续定量遥感应用带来造成不利影响。目前已有多种方法对高光谱成像仪数据进行噪声去除，但无论是基于空域法去除还是基于频域法去除，都是通过在高光谱成像仪的灰度值数据基础上进行噪声去除以期达到较好的显示效果，而对噪声去处时的地物反射率的真实特性保持考虑甚少，这对高光谱成像仪数据的定量化应用造成很大的不确定度。
发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种即能很好去除噪声又能很好的保持地物真实反射率特性的高光谱成像仪数据的噪声去除方法。本发明的技术解决方案是一种高光谱成像仪数据的噪声去除方法，步骤如下(1)读取遥感卫星高光谱成像仪数据，对该高光谱成像仪数据进行预处理，将高光谱成像仪数据转换为表观辐亮度数据；再对表观辐亮度数据进行大气订正，得到去除大气噪声影响的地表反射率数据；(2)依据上述大气订正后的高光谱成像仪地表反射率数据，选取地物特性相对稳定的均勻区域，统计该区域地表反射率数据的统计特征量；(3)依据该区域统计特征量，结合该区域地物实测反射率Pnreasure(X),将高光谱成像仪数据的波段进行划分为数据信息较平稳波段P ( )和数据信息失真相关波段、数据信息失真不相关波段；划分依据如下(3. 1)若高光谱成像仪波段λ的下述判断条件② ⑤全部为真，将其确定为数据信息较平稳波段P ( )；否则，若高光谱成像仪波段λ的下述判断条件② ⑤有一个不为真，将其确定为数据信息失真波段P (j)；P SliaxU )- 〕measure (入)I< ε0②
P ^llinU )_ 〕measure (入)I< ε0③
P ⑴-P measure (入)< ε！④
权利要求
1. 一种高光谱成像仪数据的噪声去除方法，其特征在于步骤如下(1)读取遥感卫星高光谱成像仪数据，对该高光谱成像仪数据进行预处理，将高光谱成像仪数据转换为表观辐亮度数据；再对表观辐亮度数据进行大气订正，得到去除大气噪声影响的地表反射率数据；(2)依据上述大气订正后的高光谱成像仪地表反射率数据，选取地物特性相对稳定的均勻区域，统计该区域地表反射率数据的统计特征量；(3)依据该区域统计特征量，结合该区域地物实测反射率Ρω__(λ)，将高光谱成像仪数据的波段进行划分为数据信息较平稳波段P (i)和数据信息失真相关波段、数据信息失真不相关波段；划分依据如下(3. 1)若高光谱成像仪波段λ的下述判断条件② ⑤全部为真，将其确定为数据信息较平稳波段P (i)；否则，若高光谱成像仪波段λ的下述判断条件② ⑤有一个不为真，将其确定为数据信息失真波段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 )对应统计区域高光谱成像仪波段λ的Z剖面最大值； P Zfflin(λ )对应统计区域高光谱成像仪波段λ的Z剖面最小值； P Zfflean(λ )对应统计区域高光谱成像仪波段λ的Z剖面平均值； ρ (λ)对应统计区域高光谱成像仪波段λ的实测地表反射率； σ (λ)对应统计区域高光谱成像仪波段λ的均方差；SNR(A)对应统计区域高光谱成像仪波段λ的信噪比，采用方差法估算进行计算； ε0> ε 2对应判断误差范围；(3. 2)对于数据信息失真波段P (j)再通过与数据信息较平稳波段P (i)的波段相关性公式⑥进行再分类，若满足公式⑥条件，将数据信息失真波段P (j)确定为数据信息失真相关波段P。 (j)；否则，若不满足公式⑥条件，将数据信息失真波段确定为数据信息失真不相关波段PiCT(j)；NΣ [a U) - Pmean (■/·)] [Pk (0 - Pmean (θ] Corji=^-TTT"^->￡3 其中k对应统计区域高光谱成像仪波段的地表反射率数据灰度级； N对应统计区域高光谱成像仪波段的地表反射率数据灰度级总数； Pk(J)对应统计区域灰度级为k的数据信息失真波段j的地表反射率值； P k(i)对应统计区域灰度级为k的数据信息较平稳波段i的地表反射率值； Pmean(J)对应统计区域数据信息失真波段j的地表反射率平均值；Pfflean(I)对应统计区域数据信息平稳较波段i的地表反射率平均值； σj对应统计区域数据信息失真波段j的均方差； σ i对应统计区域数据信息较平稳波段i的均方差； Coi^i是数据信息失真波段j与数据信息较平稳波段i的波段相关系数； ε3对应判断误差范围；(4)依据上述对数据信息失真相关波段、数据信息失真不相关波段的划分，分别对数据信息失真相关波段、数据信息失真不相关波段进行噪声去除；(5)对数据较平稳波段和经过上述噪声去除的数据信息失真相关波段、数据信息失真不相关波段，利用实测地表反射率，进行经验平场域最优反射化反射率转换，以消除高光谱成像仪数据处理过程中的累积噪声误差，最后得到高光谱成像仪去除噪声的地表反射率数据。
2.根据权利要求1所述的一种高光谱成像仪数据的噪声去除方法，其特征在于所述的数据信息失真相关波段采用能量比纹理方差移植算法进行噪声去除。
3.根据权利要求1所述的一种高光谱成像仪数据的噪声去除方法，其特征在于所述的数据信息失真不相关波段采用直方图匹配算法进行噪声去除。
全文摘要
一种高光谱成像仪数据的噪声去除方法，(1)得到去除大气噪声影响的地表反射率数据；(2)选取地物特性相对稳定的均匀区域，统计该区域地表反射率数据的统计特征量；(3)将高光谱成像仪数据的波段划分为数据信息较平稳波段和数据信息失真相关波段、数据信息失真不相关波段；(4)分别对数据信息失真相关波段、数据信息失真不相关波段进行噪声去除；(5)对数据较平稳波段和经过上述噪声去除的数据信息失真相关波段、数据信息失真不相关波段，利用实测地表反射率，进行经验平场域最优反射化反射率转换，以消除高光谱成像仪数据处理过程中的累积噪声误差，最后得到高光谱成像仪去除噪声的地表反射率数据。
文档编号G06T5/00GK102354393SQ20111019480
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月12日 优先权日2011年7月12日
发明者傅俏燕, 康倩, 潘志强, 王爱春, 闵祥军, 韩启金 申请人:中国资源卫星应用中心