一种根据在轨参数预估图像质量的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及遥感卫星图像数据处理与图像质量评价技术领域，具体而言涉及一种 根据在轨参数预估图像质量的方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国多颗高分辨率的民用卫星的相继发射，遥感图像产品也呈现一种井喷式 的增长状态，这为各个行业的相关工作都带来了极大的便利。然而遥感器就像一般机械器 件一样，随着长时间高强度的工作，器件以及电路会产生老化，如不及时检查和维护，势必 会导致其工作状态和拍摄图像质量的下降。但遥感器又不像人们使用的照相机一张，能够 随时进行状态的检查和维护，它在太空中高速飞行，这使得对其进行人工的维修几乎是不 可能的。好在工作人员可以在地面通过调整遥感器的在轨参数，以弥补其因机械老化或是 姿态调整造成的拍摄误差。
[0003] 目前的做法是地面的工作人员对遥感器成像情况进行定期检查，根据遥感图像的 质量情况人工调节遥感器的在轨参数，以弥补因长时间机械老化等原因造成的误差。这种 调整方式需要遥感专家根据观察多幅图像的结果，凭借经验对遥感器的在轨参数做出适当 的调整，并且在调整之后，还需要根据遥感器再次生成图像的质量情况来判断本次调整是 否成功。这种方法既耗费了大量的人工，又需要一定的成像周期以判断调整结果的合理性。
[0004] 所以急需一种能够根据遥感器在轨参数预估图像质量的方法。但遥感器在轨参数 变化与图像质量之间关系的获取面临着很大的挑战。
【发明内容】
[0005] 本发明目的在于针对现有技术无法自动根据在轨参数准确预估图像的质量的问 题，提供一种通过仿真图像，获取在轨参数与图像质量之间的关系，实现根据在轨参数预估 图像质量的方法。
[0006] 本发明的上述目的通过独立权利要求的技术特征实现，从属权利要求以另选或有 利的方式发展独立权利要求的技术特征。
[0007] 为达成上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
[0008] -种根据在轨参数预估图像质量的方法，包括以下步骤：
[0009] 步骤1、通过计算机模拟遥感器在轨成像，仿真得到多组在不同在轨参数下的仿真 图像；
[0010] 步骤2、计算每一幅仿真图像的多个图像参数，包括对比度，信息熵，方差，清晰度， 信噪比，信息容量，细节能量，角二阶矩，图像相关，图像均值，图像功率谱，边缘能量，辐射 精度陡度；
[0011] 步骤3、对前述计算得到的图像参数进行归一化处理，然后基于相关性分析结果移 除其中干扰建模的数据，再选取对在轨参数敏感的有效图像参数，利用其平均值参与图像 质量综合参数的构建；
[0012] 步骤4、构建图像质量综合参数与单个在轨参数之间的数学模型，分别以焦距，像 移，前向线性运动，角速度和积分级数为变量，以图像质量综合参数为因变量，构建五个数 学模型；
[0013] 步骤5 :构建单个在轨参数与图像质量综合参数之间的数学模型，以图像质量综 合参数为变量，然后分别以焦距，像移，前向线性运动，角速度和积分级数为因变量，构建五 个数学模型；
[0014] 步骤6、根据步骤4和5建立的数学10个数学模型，针对图像质量综合参数，在 [0, 1]的范围内等间距的取N个值，根据步骤5得到的数学模型，分别算出对应于每个图像 质量综合参数的在轨参数的值；然后再根据步骤4得到的数学模型重新算出在轨参数对应 的图像质量综合参数的值，以此构建起训练数据；
[0015] 步骤7、构建图像质量综合参数与在轨参数的综合模型，以设定的N个等级的图像 质量综合参数作为响应向量，以前述模型算出的单个图像在轨参数作为输入，进行线性回 归，构造出图像质量参数与在轨参数的综合模型；
[0016] 步骤8、根据遥感器的在轨参数，输入前述步骤7构造的综合模型，以该综合模型 的输出作为遥感器拍摄的图像质量。
[0017] 由以上本发明的技术方案可知，本发明的有益效果在于：
[0018] 以往对遥感器在轨参数的调整都需要遥感专家根据经验完成，而利用本方法建立 的数学模型，根据遥感器在轨参数就能预估图像质量，从而可以指导遥感器做出适当的调 整以得到高品质的遥感图像，为遥感器在轨进行参数的校准提供了理论依据和技术支持， 同时大大降低了人力和时间成本。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明一实施方式根据在轨参数预估图像质量的实现流程示意图。
[0020] 图2a_2e为在轨参数与部分图像参数（对比度（曲线1)、清晰度（曲线2)，细节 能量（曲线3)、信息熵（曲线4))的关系示意图，其中：2a为焦距的关系示意图，2b为像移 的关系示意图，2c为前向线性运动的关系示意图，2d为积分级数的关系示意图，2e为角速 度的关系不意图。
【具体实施方式】
[0021] 为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
[0022] 总体来说，本实施例提出的根据在轨参数预估图像质量的方法，针对焦距，像移， 前向线性运动，积分级数和角速度五个在轨参数，通过计算机分别仿真出在不同在轨参数 下遥感器所生成的图像，然后计算图像的多个质量参数，根据这些参数的变化情况提取一 种能够反正图像质量的综合参数。然后针对每个在轨参数的多个等级和仿真图像的综合质 量参数进行回归分析，建立在轨参数与图像质量综合参数间的多个数学模型，最后把这些 模型通过最小二乘法组合在一起构成在轨参数与图像质量参数的综合模型，从而达到通过 在轨参数预估图像质量的目的。
[0023] 如图1所示，根据本发明的较优实施例，一种根据在轨参数预估图像质量的方法， 包括以下步骤：
[0024] 步骤1、通过计算机模拟遥感器在轨成像，仿真得到多组在不同在轨参数下的仿真 图像；
[0025] 步骤2、计算每一幅仿真图像的多个图像参数，包括对比度，信息熵，方差，清晰度， 信噪比，信息容量，细节能量，角二阶矩，图像相关，图像均值，图像功率谱，边缘能量，辐射 精度陡度；
[0026] 步骤3、对前述计算得到的图像参数进行归一化处理，然后基于相关性分析结果移 除其中干扰建模的数据，再选取对在轨参数敏感的有效图像参数，利用其平均值参与图像 质量综合参数的构建；
[0027] 步骤4、构建图像质量综合参数与单个在轨参数之间的数学模型，分别以焦距，像 移，前向线性运动，角速度和积分级数为变量，以图像质量综合参数为因变量，构建五个数 学模型；
[0028] 步骤5 :构建单个在轨参数与图像质量综合参数之间的数学模型，以图像质量综 合参数为变量，然后分别以焦距，像移，前向线性运动，角速度和积分级数为因变量，构建五 个数学模型；
[0029] 步骤6、根据步骤4和5建立的数学10个数学模型，针对图像质量综合参数，在 [0, 1]的范围内等间距的取N个值，根据步骤5得到的数学模型，分别算出对应于每个图像 质量综合参数的在轨参数的值；然后再根据步骤4得到的数学模型重新算出在轨参数对应 的图像质量综合参数的值，以此构建起训练数据；
[0030] 步骤7、构建图像质量综合参数与在轨参数的综合模型，以设定的N个等级的图像 质量综合参数作为响应向量，以前述模型算出的单个图像在轨参数作为输入，进行线性回 归，构造出图像质量参数与在轨参数的综合模型；
[0031] 步骤8、根据遥感器的在轨参数，输入前述步骤7构造的综合模型，以该综合模型 的输出作为遥感器拍摄的图像质量。
[0032] 下面结合附图1所示，详细说明上述各步骤的具体实施。
[0033] 步骤1、获取仿真图像
[0034] 以某一卫星在不同纬度上的P幅图像作为靶标图像，然后根据调制传递函数模型 和光线跟踪模型，通过计算机模拟该卫星的可见光遥感器在轨运行的成像过程，仿真得到 不同焦距等级Q下的P*Q幅焦距仿真图像。
[0035] 例如，以资源三号卫星在不同纬度上的17幅图像作为靶标图像，通过软件仿真得 到在不同在轨参数下的实验图像，用于建立在轨参数与图像质量参数之间的数学模型。根 据调制传递函数模型和光线跟踪模型，通过计算机模拟资源3号卫星可见光遥感器在轨运 行的成像过程，仿真得到图像。仿真时，针对不同的在轨参数设置了不同的参数变化等级， 生成了大