双范数混合约束的遥感影像亮度不均变分校正方法和系统技术方案

技术编号:20920304 阅读:24 留言:0更新日期:2019-04-20 10:29
本发明专利技术提供一种双范数混合约束的遥感影像亮度不均变分校正方法和系统,方法包括如下步骤:将遥感影像分解为光照影像和反射影像,得到相应的光照分量和反射分量;采用L2范数对光照分量进行约束,采用L1范数对反射分量进行约束,得到双范数混合约束的变分模型;对所述双范数混合约束的变分模型进行求解,得到校正后的光照分量和反射分量,并根据校正后的光照分量和反射分量得到校正后的遥感影像。本发明专利技术提供的技术方案,利用范数L1约束反射影像的纹理和细节信息,利用L2范数约束光照影像的光滑性,与现有技术相比能够很好地消除亮度不均匀现象和保持影像的纹理和细节信息,提高对遥感影像亮度不均变分校正的效果。

A Method and System for Brightness Nonuniformity Correction of Remote Sensing Images with Binorm Mixed Constraints

The present invention provides a dual-norm mixed constrained variational correction method and system for remote sensing image brightness non-uniformity. The method includes the following steps: decomposing remote sensing image into illumination image and reflection image to obtain corresponding illumination component and reflection component; using L2 norm to constrain illumination component, using L1 norm to constrain reflection component, and obtaining variational with dual-norm mixed constraints. The two-norm mixed constrained variational model is solved to obtain the corrected illumination component and reflection component, and the corrected remote sensing image is obtained according to the corrected illumination component and reflection component. The technical scheme of the invention utilizes norm L1 to restrict texture and detail information of reflected image and L2 norm to restrict the smoothness of illuminated image. Compared with the existing technology, it can eliminate the phenomenon of uneven brightness and maintain the texture and detail information of image, and improve the effect of uneven variational correction of brightness of remote sensing image.

【技术实现步骤摘要】
双范数混合约束的遥感影像亮度不均变分校正方法和系统
本专利技术属于遥感影像处理
,具体涉及一种双范数混合约束的遥感影像亮度不均变分校正方法和系统。
技术介绍
在获取遥感图像时,由于传感器自身因素和光照、云雾等外部因素的影响,得到的光学影像会在亮度上存在不同程度上的差异,导致影像质量下降,进而影响了影像的进一步处理(如目标判读、影像匀色、影像镶嵌等)以及应用。因此研究遥感影像亮度不均校正问题,消除影像内部的亮度差异,具有重要的现实意义和应用价值。目前常用的影像亮度不均校正的方法可分为三类:统计信息法、数学模型法和频率域滤波法。统计信息法是利用影像的统计信息进行校正,这种方法常见的是利用直方图均衡法进行亮度不均校正和机遇均值方差的校正方法。但是直方图均衡法进行亮度不均校正的计算比较简单,并且计算过程中没有考虑到像素空间分布,通用性不强;机遇均值方差的校正方法可以解决亮度不均匀和方差不一致的问题,但是容易偏色,改变地物性质。数学模型法是根据局部亮度均值,利用数学模型拟合影像内部的亮度分布,然后对不同部分进行不同程度补偿的方法,这种方法常用的是自适应模板法。由于造成影像亮度分布不均匀的外部因素比较复杂,地物自身分布的也是不规则的,因此采用数学模型方法进行亮度校正时,很难自动选取最适合的模型,而且影像中的一些不规则的亮度区域也会导致不能准确的拟合影像的亮度变化。频率域滤波法是最受关注的方法,如常用的基于加性模型的Mask方法,通过高斯低通滤波方法获取光照影像,然后将其从原始影像中减去,达到亮度校正的目的。该方法简单实用,得到了较多学者的关注,并衍生出了很多改进方法。如利用同态滤波法将入射分量与反射分量分离,在削弱低频成分的同时增强高频成分,消除非均匀光照目的;或者基于人眼视觉感知理论的Retinex校正方法,将影像经过对数变换后,再利用低通滤波获取光照分量,可以在校正亮度不均的同时避免色彩失真。在此基础上,又发展出了单尺度Retinex和多尺度Retinex算法。频率域滤波方法虽然对于阴影、亮斑等特殊区域不敏感,但原始影像与采用低通滤波的方式获取的背景影像的差值或比值运算可能会造成较多的信息损失,容易引起影像质量的退化,同时滤波器的设计和参数的选择需要一定的经验和技巧。随着变分理论的发展,出现了基于变分Retinex的影像增强方法,该方法还被引入到遥感影像处理中,将光照影像估计问题转化为变分模型的最优解问题,为遥感影像亮度不均匀校正问题提供一种新思路。但是只利用一种范数进行约束,不能得到较好的校正结果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种双范数混合约束的遥感影像亮度不均变分校正方法,用于对遥感影像亮度进行不均变分校正,解决现有技术中在对遥感影像亮度进行不均变分校正时校正效果不好的问题;相应的,本专利技术提供了一种双范数混合约束的遥感影像亮度不均变分校正系统。为实现上述目的,本专利技术提供的技术方案是:一种双范数混合约束的遥感影像亮度不均变分校正方法,包括如下步骤:(1)将遥感影像分解为光照影像和反射影像,得到相应的光照分量和反射分量;(2)采用L2范数对光照分量进行约束,采用L1范数对反射分量进行约束,得到双范数混合约束的变分模型;(3)对所述双范数混合约束的变分模型进行求解,得到校正后的光照分量和反射分量,并根据校正后的光照分量和反射分量得到校正后的遥感影像。本专利技术所提供的技术方案,利用L1范数约束反射影像的纹理和细节信息,利用L2范数约束光照影像的光滑性,与现有技术相比能够很好地消除亮度不均匀现象和保持影像的纹理和细节信息,提高对遥感影像亮度不均变分校正的效果,同时具有更高的运算效率。作为对双范数混合约束的变分模型进行求解的进一步改进,对双范数混合约束的变分模型进行求解的步骤为:采用分裂Bregman方法引入辅助量,使L1范数和L2范数的约束项不直接相关;添加惩罚项,将约束优化问题转化为无约束问题;通过对光照分量、辅助分量和反射分量进行最优化处理,得到校正后的光照分量和反射分量。作为对光照分量、辅助分量和发射分量最优化处理的进一步改进,采用交替迭代法对所述光照分量、辅助分量和反射分量进行最优化处理;当光照分量的残差小于限差值时,对应的光照分量和辅助分量为最优的光照分量和辅助分量。作为对双范数混合约束的变分模型的进一步限定,所述双范数混合约束的变分模型为其中,l为光照分量,r为反射分量,为L1范数,λ1、λ2为非负参数,为保真项,约束l+r与s之间的相似度;是对反射影像的纹理和细节特征进行约束,通过参数λ1进行权重调整;是对光照影像的空间平滑性进行约束,通过参数λ2进行权重调整。作为对光照分量和反射分量求解的进一步改进,将遥感影像分解为光照影像和反射影像后,通过取对数计算得到相应的光照分量和反射分量;得到校正后的光照分量和反射分量后,通过相应的取指数计算得到校正后的光照影像和反射影像,并根据校正后的光照影像和反射影像得到校正后的遥感影像。一种双范数混合约束的遥感影像亮度不均变分校正系统,包括处理器和存储器,所述存储器上存储有用于在处理器上执行的计算机程序;所述处理器执行所述计算机程序时实现如下步骤:(1)将遥感影像分解为光照影像和反射影像,得到相应的光照分量和反射分量;(2)采用L2范数对光照分量进行约束,采用L1范数对反射分量进行约束,得到双范数混合约束的变分模型;(3)对所述双范数混合约束的变分模型进行求解,得到校正后的光照分量和反射分量,并根据校正后的光照分量和反射分量得到校正后的遥感影像。作为对双范数混合约束的变分模型进行求解的进一步改进,对双范数混合约束的变分模型进行求解的步骤为:采用分裂Bregman方法引入辅助量,使L1范数和L2范数的约束项不直接相关;添加惩罚项,将约束优化问题转化为无约束问题;通过对光照分量、辅助分量和反射分量进行最优化处理,得到校正后的光照分量和反射分量。作为对光照分量、辅助分量和发射分量最优化处理的进一步改进,采用交替迭代法对所述光照分量、辅助分量和反射分量进行最优化处理;当光照分量的残差小于限差值时,对应的光照分量和辅助分量为最优的光照分量和辅助分量。作为对双范数混合约束的变分模型的进一步限定,所述双范数混合约束的变分模型为其中,l为光照分量,r为反射分量,为L1范数,λ1、λ2为非负参数,为保真项,约束l+r与s之间的相似度;是对反射影像的纹理和细节特征进行约束,通过参数λ1进行权重调整;是对光照影像的空间平滑性进行约束,通过参数λ2进行权重调整。作为对光照分量和反射分量求解的进一步改进,将遥感影像分解为光照影像和反射影像后,通过取对数计算得到相应的光照分量和反射分量;得到校正后的光照分量和反射分量后,通过相应的取指数计算得到校正后的光照影像和反射影像,并根据校正后的光照影像和反射影像得到校正后的遥感影像。附图说明图1为本专利技术方法实施例中双范数混合约束的遥感影像亮度不均变分校正方法的流程图;图2a为本专利技术方法实施例实验1中的第一原始图像;图2b为本专利技术方法实施例实验1中第一原始图像采用VFR方法校正的结果图;图2c为本专利技术方法实施例实验1中第一原始图像采用本实施例所提供校正方法的结果图;图3a为本专利技术方法实施例实验1中的第二原始图像;图3b为本专利技术方法实施例实本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种双范数混合约束的遥感影像亮度不均变分校正方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)将遥感影像分解为光照影像和反射影像,得到相应的光照分量和反射分量;(2)采用L2范数对光照分量进行约束,采用L1范数对反射分量进行约束,得到双范数混合约束的变分模型;(3)对所述双范数混合约束的变分模型进行求解,得到校正后的光照分量和反射分量,并根据校正后的光照分量和反射分量得到校正后的遥感影像。

【技术特征摘要】
1.一种双范数混合约束的遥感影像亮度不均变分校正方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)将遥感影像分解为光照影像和反射影像,得到相应的光照分量和反射分量;(2)采用L2范数对光照分量进行约束,采用L1范数对反射分量进行约束,得到双范数混合约束的变分模型;(3)对所述双范数混合约束的变分模型进行求解,得到校正后的光照分量和反射分量,并根据校正后的光照分量和反射分量得到校正后的遥感影像。2.根据权利要求1所述的双范数混合约束的遥感影像亮度不均变分校正方法,其特征在于,对双范数混合约束的变分模型进行求解的步骤为:采用分裂Bregman方法引入辅助量,使L1范数和L2范数的约束项不直接相关;添加惩罚项,将约束优化问题转化为无约束问题;通过对光照分量、辅助分量和反射分量进行最优化处理,得到校正后的光照分量和反射分量。3.根据权利要求2所述的双范数混合约束的遥感影像亮度不均变分校正方法,其特征在于,采用交替迭代法对所述光照分量、辅助分量和反射分量进行最优化处理;当光照分量的残差小于限差值时,对应的光照分量和辅助分量为最优的光照分量和辅助分量。4.根据权利要求1所述的双范数混合约束的遥感影像亮度不均变分校正方法,其特征在于,所述双范数混合约束的变分模型为其中,l为光照分量,r为反射分量,为L1范数,λ1、λ2为非负参数,为保真项,约束l+r与s之间的相似度;是对反射影像的纹理和细节特征进行约束,通过参数λ1进行权重调整;是对光照影像的空间平滑性进行约束,通过参数λ2进行权重调整。5.根据权利要求1所述的双范数混合约束的遥感影像亮度不均变分校正方法,其特征在于,将遥感影像分解为光照影像和反射影像后,通过取对数计算得到相应的光照分量和反射分量;得到校正后的光照分量和反射分量后,通过相应的取指数计算得到校正后的光照影像和反射影像,并根据校正后的光照影像和反射影像得到校正后的遥感影像。6.一种双范数混合约束的遥感影像亮度不均变分校正系...

【专利技术属性】
技术研发人员:王慧李烁耿则勋王利勇于翔舟杨乐闸旋秦向南闫科
申请(专利权)人:中国人民解放军战略支援部队信息工程大学
类型:发明
国别省市:河南,41

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