一种基于稳像的遥感视频卫星图像处理方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于稳像的遥感视频卫星图像处理方法及系统，其中该方法包括：对每一帧进行编目处理，提取出每帧的成像时间并以此作为图像名称的一部分，多个图像帧按时间排序组成一个图像帧序列组；对序列组的每一帧进行相对辐射校正以消除大气辐射；辐射校正后，对序列组的每一帧进行系统几何校正以消除成像时帧内产生的几何畸变；以前一帧为参考帧，对序列组内除第一帧外的每一个当前帧进行稳像处理，包括运动估计、运动补偿以及图像修正；将稳像处理后的图像帧序列组合并成视频。本发明专利技术在遥感视频卫星处理过程中，兼顾通用遥感卫星和视频卫星的成像特点，该处理过程使得遥感视频质量显著提升。

A Method and System of Remote Sensing Video Satellite Image Processing Based on Image Stabilization

【技术实现步骤摘要】
一种基于稳像的遥感视频卫星图像处理方法及系统
本专利技术属于卫星遥感和视频应用
，尤其涉及一种基于稳像的遥感视频卫星图像处理方法及系统。
技术介绍
随着卫星应用领域的飞速发展及其多样化，遥感视频卫星的发展也日益迅速。通常，遥感图像误差主要包含以下方面：系统误差，即传感器本身的误差；大气散射产生的影响；光照条件产生的影响。以CMOS相机的遥感视频卫星为研究对象，对基于稳像的遥感视频处理方法进行说明。针对面阵“凝视”视频，视频每帧影像外方位元素数值的差异是引起帧间运动的主要原因，但是相邻帧影像间的同名点在不同帧影像上的像面位置不同，且每帧影像均存在几何畸变，因此经典帧间的变换模型不能精确描述相邻帧之间的同名点关系。也就是说，视频显示几何误差来源于：1、视频帧间外方位元素差异引起的变形，2、帧内几何畸变引起的同名点在像面不同位置引起的变形。帧内的几何畸变可通过传统遥感几何校正处理消除，帧间的外方位元素差异引起的变形则需借助稳像过程实现。而目前遥感视频卫星只做到几何校正，对于视频产品并未消除其帧间抖动。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于稳像的遥感视频卫星图像处理方法及系统，将视频稳像引入遥感视频卫星的图像处理中，在对其进行辐射和几何校正后，进行稳像处理，得到最终画质清晰、画面稳定的遥感观测视频。本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于稳像的遥感视频卫星图像处理方法，所述方法包括如下步骤：(1)获取某时间段的COMS视频原始数据序列组，其中，该序列组包含多个单帧COMS视频原始数据；(2)对步骤(1)中的单帧COMS视频原始数据进行相对辐射校正得到相对辐射校正图像序列组；其中，相对辐射校正图像序列组由单帧相对辐射校正图像组成；(3)对步骤(2)中的相对辐射校正图像序列组进行系统几何校正处理，得到系统几何校正图像序列组；(4)对步骤(3)中的系统几何校正图像序列组中的单帧系统几何校正图像，以其拍摄时的时间戳为标志，按时间先后顺序排列，形成系统几何校正后的视频帧序列组，对除视频帧序列组中的第一帧外的每帧图像进行稳像处理得到由单帧稳像处理图像组成的图像序列组；(5)对步骤(4)中图像序列组的单帧稳像处理图像按照成像时间先后顺序进行组帧处理，得到完整视频。上述基于稳像的遥感视频卫星图像处理方法中，在步骤(1)中，所述单帧COMS视频原始数据包括图像数据和其对应的辅助数据。上述基于稳像的遥感视频卫星图像处理方法中，在步骤(1)中，单帧COMS视频原始数据通过编目过程即将图像数据和其对应的辅助数据分离。上述基于稳像的遥感视频卫星图像处理方法中，所述辅助数据包括成像时间、中心目标的经纬度和卫星姿轨数据。上述基于稳像的遥感视频卫星图像处理方法中，在步骤(3)中，系统几何校正处理包括：利用严格传感器几何模型建立像方和物方的关联模型RPC，输入像方坐标，用最小二乘法解算RPC模型参数，得到系统几何校正图像序列组。上述基于稳像的遥感视频卫星图像处理方法中，在步骤(4)中，所述稳像处理包括如下步骤：选定前一帧图像为参考帧图像，以参考帧图像为对照标准，对当前帧图像进行运动估计、运动补偿和图像修正。上述基于稳像的遥感视频卫星图像处理方法中，所述运动估计为采用自适应块匹配法得到当前帧图像中每个宏块与参考帧图像中匹配块之间的偏移矢量，从而得到当前帧图像的绝对位移矢量序列。上述基于稳像的遥感视频卫星图像处理方法中，所述运动补偿为对当前帧图像的绝对位移矢量序列做平滑滤波得到平滑位移矢量序列，对平滑位移矢量序列进行叠加去抖动补偿量的处理得到稳定平滑的当前帧图像序列。上述基于稳像的遥感视频卫星图像处理方法中，所述图像修正为计算稳定平滑的当前帧图像序列进与参考帧图像之间的公共区域，对稳定平滑的当前帧图像序列进行裁剪只保留公共区域。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种基于稳像的遥感视频卫星图像处理系统，包括：第一模块，用于获取某时间段的COMS视频原始数据序列组，其中，该序列组包含多个单帧COMS视频原始数据；第二模块，用于对单帧COMS视频原始数据进行相对辐射校正得到相对辐射校正图像序列组；其中，相对辐射校正图像序列组由单帧相对辐射校正图像组成；第三模块，用于对相对辐射校正图像序列组进行系统几何校正处理，得到系统几何校正图像序列组；第四模块，用于对系统几何校正图像序列组中的单帧系统几何校正图像，以其拍摄时的时间戳为标志，按时间先后顺序排列，形成系统几何校正后的视频帧序列组，对除视频帧序列组中的第一帧外的每帧图像进行稳像处理得到由单帧稳像处理图像组成的图像序列组；第五模块，用于对图像序列组的帧稳像处理图像按照成像时间先后顺序进行组帧处理，得到完整视频。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：(1)本专利技术在通常遥感图像处理的基础上，考虑传统遥感卫星成像时拍摄角度引起等因素引起的几何畸变，在此基础上对“凝视”过程中视频相邻帧图像之间的外方位元素差异引起的变形进行纠正，最终得到最接近实际地物特征、稳定的遥感视频；(2)针对卫星在拍摄视频过程中由于平台随机抖动引起的视频帧间误差，造成视频成像画面抖动、观测效果不佳的问题进行研究；将视频稳像引入遥感视频卫星的图像处理中，在对其进行辐射和几何校正后，进行稳像处理，得到最终画质清晰、画面稳定的遥感观测视频。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1是本专利技术实施例提供的基于稳像的遥感视频卫星图像处理方法的流程图；图2是本专利技术实施例提供的稳像处理过程图；图3是本专利技术实施例提供的块匹配法示意图；图4是本专利技术实施例提供的块匹配法流程图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。在传统遥感视频处理过程中，根据微小视频卫星、遥感卫星的特点，对图像进行处理并欲消除大气辐射误差、像点的系统几何误差、帧间抖动，提高卫星成像质量，并为后续的遥感观测应用研究提供高质量的研究素材。本实施例提供了一种基于稳像的遥感视频卫星图像处理方法，该方法包括如下步骤：步骤1，获取某时间段的COMS视频原始数据序列组，该序列组包含多个单帧COMS视频原始数据(通常，一个完整的视频原始数据包含图像数据和其对应的辅助数据)，编目过程即将图像数据和其辅助数据从单帧视频原始数据中进行分离，得到图像数据、对应的辅助数据(辅助数据由成像时间、中心目标的经纬度、卫星姿轨数据等数据组成)，从辅助数据中提取的成像时间将作为该图像名称的一部分，并且将作为后续视频帧稳像先后处理的依据；步骤2，对步骤1中的单帧视频原始数据进行相对辐射校正，消除消除整幅影像的辐射不均匀、条带噪声本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于稳像的遥感视频卫星图像处理方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)获取某时间段的COMS视频原始数据序列组，其中，该序列组包含多个单帧COMS视频原始数据；(2)对步骤(1)中的单帧COMS视频原始数据进行相对辐射校正得到相对辐射校正图像序列组；其中，相对辐射校正图像序列组由单帧相对辐射校正图像组成；(3)对步骤(2)中的相对辐射校正图像序列组进行系统几何校正处理，得到系统几何校正图像序列组；(4)对步骤(3)中的系统几何校正图像序列组中的单帧系统几何校正图像，以其拍摄时的时间戳为标志，按时间先后顺序排列，形成系统几何校正后的视频帧序列组，对除视频帧序列组中的第一帧外的每帧图像进行稳像处理得到由单帧稳像处理图像组成的图像序列组；(5)对步骤(4)中图像序列组的单帧稳像处理图像按照成像时间先后顺序进行组帧处理，得到完整视频。

【技术特征摘要】
1.一种基于稳像的遥感视频卫星图像处理方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)获取某时间段的COMS视频原始数据序列组，其中，该序列组包含多个单帧COMS视频原始数据；(2)对步骤(1)中的单帧COMS视频原始数据进行相对辐射校正得到相对辐射校正图像序列组；其中，相对辐射校正图像序列组由单帧相对辐射校正图像组成；(3)对步骤(2)中的相对辐射校正图像序列组进行系统几何校正处理，得到系统几何校正图像序列组；(4)对步骤(3)中的系统几何校正图像序列组中的单帧系统几何校正图像，以其拍摄时的时间戳为标志，按时间先后顺序排列，形成系统几何校正后的视频帧序列组，对除视频帧序列组中的第一帧外的每帧图像进行稳像处理得到由单帧稳像处理图像组成的图像序列组；(5)对步骤(4)中图像序列组的单帧稳像处理图像按照成像时间先后顺序进行组帧处理，得到完整视频。2.根据权利要求1所述的基于稳像的遥感视频卫星图像处理方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述单帧COMS视频原始数据包括图像数据和其对应的辅助数据。3.根据权利要求2所述的基于稳像的遥感视频卫星图像处理方法，其特征在于：在步骤(1)中，单帧COMS视频原始数据通过编目过程即将图像数据和其对应的辅助数据分离。4.根据权利要求3所述的基于稳像的遥感视频卫星图像处理方法，其特征在于：所述辅助数据包括成像时间、中心目标的经纬度和卫星姿轨数据。5.根据权利要求1所述的基于稳像的遥感视频卫星图像处理方法，其特征在于：在步骤(3)中，系统几何校正处理包括：利用严格传感器几何模型建立像方和物方的关联模型RPC，输入像方坐标，用最小二乘法解算RPC模型参数，得到系统几何校正图像序列组。6.根据权利要求1所述的基于稳像的遥感视频卫星图像处理方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈元伟，侯叶叶，张国梁，李国全，李龙飞，
申请(专利权)人：航天恒星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11