【技术实现步骤摘要】
基于大气分层假设的航空光学图像退化模型及其建模方法
本专利技术属于航空遥感图像处理
,具体涉及一种基于大气分层假设的航空光学图像退化模型及其建模方法。
技术介绍
航空遥感是卫星遥感外的另一种重要的遥感手段,在常态观测、灾情监控等应用中发挥着不可替代的作用。受全天候执行任务要求,航空可见光成像经常遭遇雾霾、浮尘、烟雾等恶劣的天气条件,导致图像严重退化,航空遥感对地观测性能降低。雾霾、浮尘、烟雾等在本质上都是中低空大气悬浮颗粒,即气溶胶粒子。以去雾霾为例,由于航空遥感的特殊性,航空图像复原处理研究依然是学者们涉及较少的领域。航空遥感成像距离远,大气散射影响较大,低能见度下图像像是“被蒙住了眼”,图像降质严重,现有的卫星和低空户外图像退化模型,因为针对的大气环境不同,不适用于航空遥感成像过程。基于物理模型的图像复原方法,需要根据退化后的图像信息估计大气散射模型中多个未知参数,是典型的病态问题,需要构建某些假设、约束条件或引入辅助信息才能完成求解,而现有方法大多基于均匀介质和单次散射的假设条件,不适用于航空遥感成像。从上述对比分析可以看出,现有的图像复原方法,尤其是基于物理模型的假设条件过于简单,不适用于低能见度大气环境下图像清晰化处理应用,更加不适用于数千米远的航空遥感成像。因此,低能见度大气环境下航空遥感可见光图像复原处理既是一个特殊性问题,更是一个难点问题。
技术实现思路
本专利技术为解决航空遥感在低能见度非均匀大气环境下图像退化的问题,提出了一种基于大气分层假设的航空遥感光学图像退化模型。此模型可以为图像复原提供模型依据。本方法的研究条件及适用范围为:( ...
【技术保护点】
基于大气分层假设的航空光学图像退化模型的建模方法,其特征在于:包括建立大气分层假设和推导光学图像退化模型两部分;第一步:建立大气分层假设;从地面到图像传感器的大气环境中,假设大气分为n层,每一层厚度一致、内部均匀,且都平行于大地平面;建立从地面场景到图像传感器的大气环境模型E,所述的大气环境模型包括三个基本参数:层数i、第i层的消光系数σi和第i层的层高hi,i=1,2,3,…n;第二步:基于大气分层假设的航空光学图像退化模型的建模;基于McCartney大气散射模型对入射光衰减模型和大气光成像模型进行了重新推导,建立了适用于航空遥感的光学图像退化模型。
【技术特征摘要】
1.基于大气分层假设的航空光学图像退化模型的建模方法,其特征在于:包括建立大气分层假设和推导光学图像退化模型两部分;第一步:建立大气分层假设;从地面到图像传感器的大气环境中,假设大气分为n层,每一层厚度一致、内部均匀,且都平行于大地平面;建立从地面场景到图像传感器的大气环境模型E,所述的大气环境模型包括三个基本参数:层数i、第i层的消光系数σi和第i层的层高hi,i=1,2,3,…n;第二步:基于大气分层假设的航空光学图像退化模型的建模;基于McCartney大气散射模型对入射光衰减模型和大气光成像模型进行了重新推导,建立了适用于航空遥感的光学图像退化模型。2.根据权利要求1所述的基于大气分层假设的航空光学图像退化模型的建模方法,其特征在于:第二步具体实现过程如下,在大气分层假设基础上,假设从图像传感器到地面分为n层,第i层对应的消光系数为σi、层高为hi、成像距离为di,总的成像距离为d,光线从物体表面传输到航空遥感成像设备的过程中,满足入射光衰减模型和大气光成像模型;在入射光衰减模型中,入射光经过若干层大气介质的衰减到达成像设备;考虑大气介质中的一束准直射光,令该光束通过一个极小的厚度为dx的薄片,则光束在dx处的微小辐照度改变量dEr,0(λ)用下式表示为:其中,σ(λ)为波长λ的光束消光系数,λ为波长;对其等号两边同时分区间取x在0~d的积分,成像设备处x=0,物体表面x=d,得到物体表面辐照度:其中,n为层数,i=1,2,3,…n;σi(λ)表示波长为λ的入射光在第i层消光系数,di-di-1为入射光在第i层的传播距离,i=1时d0=0,i=n时成像距离为d,Er,0(λ)为表示波长为λ的入射光在x=0处的辐照度;假设成像设备视线内的大气光是恒定一致的,但是方向、强度和光谱未知;将立体角为dω,且距离成像设备x处的一个实体截断的椎体看作是大气光源,则距离成像设备x处的无穷小体积微元dV表示为:dV=dωx2dx(3)体积微元dV在成像方向上辐射的光强微元dIa(x,λ)为:dIa(x,λ)=dVkσ(λ)=kx2σ(λ)dωdx(4)其中,比例常数k表示散射函数形式和强度的特质,σ(λ)为波长λ的光束消光系数;若将体积微元dV看作是亮度为dIa(x,λ)的光源,则利用Allard提出的点光源入射光衰减法则得到此点光源经过大气衰减后在成像设备处产生的辐照度dEa(x,λ)和辐照亮度dLa(x,λ)分别为:把式(4)代入上式(6),从而求得以下关系:dLa(x,λ)=kσ(λ)e-σ(λ)xdx(7)在成像距离内对公式(7)等号两边同时积分,积分区间0~d,得到:
【专利技术属性】
技术研发人员:李红光,丁文锐,刘春蕾,
申请(专利权)人:北京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。