[发明专利]一种大幅提高成像质量的图像复原系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种大幅提高成像质量的图像复原系统，属于图像处理技术领域。

背景技术

目前遥感图像处理大部分是在地面完成，但是由于受传输带宽的限制，遥感图像从卫星传送回地面前一般要进行3：1--8：1的有损压缩，地面接收后再解压缩得到的图像存在一定程度的失真，这在一定程度上影响后续的图像增强处理。所以，需在图像压缩前针对原始的14bit全色图像数据进行数字滤波等一系列图像处理，这样相对于图像传回地面再处理减少了有损压缩带来的像质损失，而且实时性高，图像在传回地面前便已处理完成，有助于提升全色图像零级图像像质。同时，在地面设备对图像的处理中，进行调制传递函数补偿(MTFC)，可使成像系统MTF得到提升，具有良好的成像性能。美国研制的1m以下的分辨率的商业卫星Ikonos-2、QuickBird-2、OrbView-3等都成功地应用了地面MTFC技术，使像质得到显著的提高。其中Ikonos-2在轨测量的MTF为0.03～0.05，经过MTFC之后能够提高到0.17；OrbView-3在轨测量的MTF为0.1±0.01，经过MTFC之后能提高到0.15±0.01。

对退化图像进行复原最常用的方法是有约束复原方法，包括约束最小二乘方滤波、维纳滤波等。该方法通常已知各退化过程的精确MTF曲线进行拟合并构造MTF矩阵。

综上所述，上述方法在实际应用中存在不足之处，以下重要因素制约了采用以上方法的有效性：

（1）图像在星上做有损压缩处理会部分损失图像信息，图像在地面需针对此问题做图像增强处理。

（2）地面MTFC技术可以在图像传回地面后做处理，再给客户使用，使用步骤繁琐。

（3）星上MTFC补偿在频率域进行，占用资源以及处理速度。对于超过1Gbits的图像进行傅立叶变换、反变换和变换域乘积处理，其运算量非常大，会严重制约系统的处理速度，实时性较差。

（4）MTF参数无法完整、精确地获得。且大气条件因时、因地而改变导致其MTF也不确定。各个退化过程中的误差传递造成理论求解与实际情况差异较大。

（5）常规图像复原的方法，对图像增强有益，但增强图像细节同时放大噪声。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术实时性差，系统运算量大，复原精度有限的问题，提供一种大幅提高成像质量的图像复原系统，达到在轨实时处理遥感图像，增强了图像清晰度并有效抑制噪声。

本发明的技术解决方案：一种大幅提高成像质量的图像复原系统，包括：图像数据存储模块、刃边法计算边缘扩展函数模块、线扩展函数计算模块、归一化MTF函数计算模块、MTFC数字滤波器系数计算存储模块、图像数据边界处理模块、行向图像数字滤波模块、行向滤波图像抑噪模块、行向滤波图像存储模块、列向图像数字滤波模块、列向滤波图像抑噪模块、复原后图像存储模块：首先，图像数据存储模块接收、存储遥感相机CCD焦面电路输出的原始图像数据；再将原始图像数据输出至刃边法计算边缘扩展函数模块和图像数据边界处理模块；刃边法边缘扩展函数模块使用原始图像数据计算得到相机边缘扩展函数（LSF）；线扩展函数计算模块使用LSF计算得到单行图像线扩展函数（ESF）；归一化MTF函数计算模块使用ESF计算得到相机系统MTF序列曲线函数。MTFC数字滤波器系数计算存储模块使用MTF计算、存储并输出行向、列向数字滤波器系数。图像数据边界处理模块对原始图像数据做边界处理；行向图像数字滤波模块使用行向数字滤波器系数对边界处理后数据滤波；行向滤波图像抑噪模块对行向滤波后数据做抑噪处理；行向滤波图像存储模块存储并输出行向滤波抑噪后图像数据；列向图像数字滤波模块对行向滤波抑噪后图像数据做列向滤波处理；列向滤波图像抑噪模块对列向滤波后数据做抑噪处理；列向滤波抑噪处理后数据存入复原后图像存储模块。

所述刃边法计算边缘扩展函数模块实现如下：

（1）选取含有地面边缘纹理（冰水分隔线、建筑物边缘等）的某遥感图像做边缘检测。

（2）抠取具有刀刃形状的目标子图，保证刀刃边缘两侧的灰度分布较均匀无其他因素干扰。

（3）根据边缘成像的灰度分布拟合出边缘扩展函数曲线。

：所述线扩展函数计算模块实现如下：

（1）对边缘扩展函数曲线序列数据做简单差分，即计算x(n)-x(n-1)，并取max(x(n)-x(n-1))，即可检测得到最大斜率位置。