用于遥感图像的可视化增强方法与流程

本发明涉及遥感图像的增强方法，尤其是用于遥感图像的可视化增强方法。

背景技术：

一些星载/机载传感器，例如worldview-3、aviris等可以提供具有多波段的多/高光谱遥感图像，由于受到现有硬件水平的制约，这些图像数据并不能记录人眼所观察到的场景的真实信息，其亮度、对比度、颜色等方面都受到限制。因此需要对此类图像在色彩饱和度和细节信息方面加以调整和增强，提高可视化效果，给观看者更为真实的感官体验。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种用于遥感图像的可视化增强方法，以解决现有遥感图像可视化效果不佳的问题。

本发明采用以下技术方案：用于遥感图像的可视化增强方法，提供，

一低分辨率多波段遥感图像；及，

一高分辨率遥感图像，其与低分辨率多波段遥感图像具有相同场景和相同尺寸；

利用高分辨率遥感图像，参与调整低分辨率多波段遥感图像整体的动态显示范围，以增强其每个波段的空间细节信息，最终得到可视化增强的多波段遥感图像。

进一步的，将高分辨率遥感图像记为h，对高分辨率遥感图像h的处理方法为：

第一步、将高分辨率遥感图像h进行对数变换，输出记为hlog，

hlog＝log(h)(1)；

第二步、利用低通滤波器对图像hlog进行滤波，得到低频图像hl；

第三步、计算细节图像hd如下：

hd＝hlog-hl(2)；

第四步、利用调节系数c1调节细节图像hd，利用调节系数c2调节低频图像hl，然后按公式(3)计算得到增强图像he，

he＝c1×hd+c2×hl(3)；

第五步、对增强图像he作对数反变换，得到的增强图像记为hn，

hn＝log^-1(he)(4)。

进一步的，设低分辨率多波段遥感图像包含n个波段，记为l1,l2,…ln，对低分辨率多波段遥感图像的处理方法为：

第一步、计算低分辨率多波段遥感图像(l1,…,ln)的强度分量，记为i；

第二步、增强图像hn与强度分量i相除，得到比率图像r，

r＝hn/i(5)；

第三步、将具有n波段的低分辨率多波段遥感图像(l1,…,ln)分别与比率图像r相乘，得到可视化增强的n波段遥感图像(v1,…,vn)

vi＝r×li,i＝1,...,n(6)。

本发明的有益效果是，通过引入辅助的高分辨率遥感图像参与调整低分辨率多波段遥感图像整体的动态显示范围，增强每个波段的空间细节信息；而且本发明的方法使得低分辨率多波段遥感图像的每个波段都得到了增强，突破了现有技术仅在红绿蓝波段范围的增强显示，能够实现伪彩色的可视化增强，是一种适用于具有多波段遥感图像的有效可视化增强方法，将高动态范围的遥感图像更好地在低动态范围的普通显示器上展示出更丰富的细节信息，达到震撼人心的效果。

【附图说明】

图1是本发明用于遥感图像的可视化增强方法的流程图。

【具体实施方式】

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明提供了一种用于遥感图像的可视化增强方法，其提供了两种图像，包括：

一低分辨率多波段遥感图像及一高分辨率遥感图像，高分辨率遥感图像与低分辨率多波段遥感图像，首先具有相同场景，其次两者经过严格配准，保证两者具有相同的行数和列数，即图像尺寸相同；

然后利用所述高分辨率遥感图像，参与调整低分辨率多波段遥感图像整体的动态显示范围，以增强其每个波段的空间细节信息，最终得到多波段可视化增强的多波段遥感图像。

本发明提供的一种用于遥感图像的可视化增强方法，具体包括以下步骤：

假设低分辨率多波段遥感图像包含n个波段，记为l1,l2,…ln，辅助图像是具有相同场景的高分辨率遥感图像，记为h。图像l1,l2,…ln与图像h已经过严格配准，且具有相同的行数和列数，即图像尺寸相同。

第一步、将高分辨率遥感图像h进行对数变换，输出记为hlog计算如下

hlog＝log(h)(1)；

第二步、利用低通滤波器对图像hlog进行滤波，得到低频图像hl；

第三步、计算细节图像hd如下

hd＝hlog-hl(2)；

第四步、利用调节系数c1调节细节图像hd，利用调节系数c2调节低频图像hl，然后按公式(3)计算得到增强图像he；

he＝c1×hd+c2×hl(3)；

其中，调节系数c1和c2取值范围分别是1.1≤c1≤1.5和0.90≤c2≤0.99；

第五步、对增强图像he作对数反变换，得到的增强图像记为hn

hn＝log^-1(he)(4)；

第六步、计算具有n个波段的低分辨率多波段遥感图像(l1,…,ln)的强度分量，记为i；

第七步、增强图像hn与强度分量i相除，得到比率图像r

r＝hn/i(5)；

第八步、将n波段低分辨率多波段遥感图像(l1,…,ln)分别与比率图像r相乘，得到可视化增强的n波段遥感图像(v1,…,vn)

vi＝r×li,i＝1,...,n(6)，

v1,…,vn即为输出。

实施例

实验数据选自worldview-2卫星提供的低分辨率八波段图像和高分辨率图像。低分辨率八波段图像的空间分辨率为2米，高分辨率图像的空间分辨率为0.5米，图像尺寸均为1600像素×1600像素，量化位数均为13位。图像场景是意大利罗马城市的部分区域，内容包含汽车、建筑物、道路、树木、运动场等。从低分辨率八波段图像的rgb合成图像中不难看出，整体清晰度不高，色彩呈现出不自然的现象，尤其是在建筑物和树木周围的阴影区域以及具有高反射特点的浅色屋顶部分。

选择高斯低通滤波器作为第二步中使用的低通滤波器，该滤波器的窗口半径选为2，标准差选为3；第四步的调节系数c1＝1.2，c2＝0.98。在输出得到的可视化增强结果中，图像的整体清晰度得到了大幅提升，小型地物如道路、汽车等的轮廓、边缘显示清晰，阴影区域里的内容能够清楚地显示出来，高反射的白色屋顶也有了层次感，图像的可视化效果明显得到增强。关

本发明奖调节系数c1和c2取值范围分别定义为1.1≤c1≤1.5和0.90≤c2≤0.99，下面列出四种调节系数c1和c2取值超过建议范围的实验结果：

1、如果c1＝2，c2＝2，则：

c1和c2都大于建议的取值范围，在输出的增强结果中，白色屋顶显示得更亮，阴影区域则更黑，绿色植被显示得更暗，视觉效果差；

2、如果c1＝0.5，c2＝0.5，则：

c1和c2都小于建议的取值范围，输出图像的整体色彩显示得过浅，出现了明显的光谱失真现象，如绿色草坪显示成了黄绿色，运动场的红色部分被扭曲成了橘红色，显示的效果极不自然。

3、如果c1＝2，c2＝0.98，则：

仅c1大于建议的取值范围，输出图像出现了过度的锐化，导致空间信息的失真现象，如白色屋顶已经由原先的白色变成了灰白色和乳白色。

4、如果c1＝1.2，c2＝0.5，则：

仅c2小于建议的取值范围，输出图像光谱失真显著，色彩失真集中在绿色植被部分与白色屋顶部分，另外图像还出现了明显的噪声点，视觉效果差。

从上述分析看出，如果调节系数的选取不在本发明的设定范围之内，效果会比较差。

本发明通过引入辅助的高分辨率遥感图像参与调整低分辨率多波段遥感图像整体的动态显示范围，增强了每个波段的空间细节信息；而且本发明的方法使得低分辨率多波段遥感图像的每个波段都得到了增强，突破了现有技术仅在红绿蓝波段范围的增强显示，能够实现伪彩色的可视化增强，是一种适用于具有多波段遥感图像的有效可视化增强方法，将高动态范围的遥感图像更好地在低动态范围的普通显示器上展示出更丰富的细节信息，达到震撼人心的效果。