一种多线列时差扫描亚像元图像非均匀校正方法技术

一种多线列时差扫描亚像元图像非均匀校正方法，(1)构造多线列时差扫描探测装置；(2)每个线列探测器按照采样间隔在扫描方向进行扫描成像，每次成像分别得到Nt组图像数据，立即转入步骤(3)；(3)分别将各个线列探测器的Nt组图像数据进行处理后形成一帧探测图像；(4)将帧探测图像拼接得到两幅亚像元图像；(5)将两幅亚像元图像按列进行交叉拼接形成图像Ip1；(6)得到列向非均匀校正后的图像Ip2；(7)重建两幅完成列向非均匀性校正的亚像元图像；(8)将两幅亚像元图像按同一方向分别旋转90°，得到图像Ip3；(9)重建两幅完成行向非均匀校正的亚像元图像。(10)将上述两幅亚像元图像反方向旋转90°。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于图像处理领域，涉及一种多线列时差扫描亚像元图像非均匀校正方法。
技术介绍
遥感图像的应用越来越广泛，但是由于受到探测器件自身、工艺条件、外界输入等综合因素的影响，每个探测元的输出响应度不完全一致，在图像上就表现为有规律的条带和盲元，即非均匀性现象。非均匀性的出现对图像质量产生了很大的影响，进而影响了后续的图像应用。因此，探测器的非均匀性一直是成像系统需要解决的重要问题之一。一般采用多项是拟合法、基于统计法等方法进行非均匀性校正，消除或减弱非均匀性现象，便于后续的数据处理。对于多线列时差扫描图像，除了要消除每一个线列图像的非均匀性之外，还要尽量减小线列图像之间整体响应不同而造成的灰度差，从而便于后续的帧间匹配等处理。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适用于多线列时差扫描亚像元合成图像的非均匀性校正方法，解决多线列图像的非均匀性现象问题，同时消除线列图像之间的整体灰度差。本专利技术的技术解决方案为：一种多线列时差扫描亚像元图像非均匀校正方法，步骤如下：(1)构造多线列时差扫描探测装置，该装置包括光学系统、扫描机构和多线列探测器；所述的扫描机构包括摆镜及其驱动转轴；所述的多线列探测器为两线列探测器，线列探测器采用Nt个探测阵列组成，像元对应的瞬时视场为IFOV，相邻两个探测阵列平行排列，在垂直扫描方向依次错开1/Nt个像元，并设置探测阵列在扫描方向、在一个采样长度内采样St次；所述采样长度为像元对应的瞬时视场；所述的Nt大于等于2；所述St取值范围为St≥2；(2)光学系统和扫描机构一起将视场内场景成像于焦平面，驱动转轴驱动摆镜旋转，线视场内的场景所成像以一定的速率扫过焦平面上前后排列的两个线列探测器，两个线列探测器对视场内同一位置场景先后成像，成像时间间隔即每个线列探测器中的Nt个探测阵列同时成像，得到Nt组图像数据；之后立即转入步骤(3)；每个线列探测器按照步骤(1)中设置采样次数对应的采样间隔在扫描方向进行扫描成像，每次成像分别得到Nt组图像数据，得到数据后立即转入步骤(3)；(3)分别将两个线列探测器的Nt组图像数据进行对齐拼接处理后形成一帧探测图像；(4)在扫描方向上完成预设的采样次数后，将每个线列探测器对应得到的帧探测图像按照时间进行拼接得到两幅亚像元图像；(5)将两幅亚像元图像按列进行交叉拼接，形成一幅新的拼接图像Ip1；(6)对拼接图像Ip1的每一列图像分别进行下述处理，所有列处理完成后得到列向非均匀校正后的图像Ip2；(6.1)求出Ip1每一列图像Ii的统计直方图Hi；(6.2)对于Ip1中的每一列图像Ii，根据Ii及其邻域Nm列图像的直方图，计算高斯加权期望直方图HGi；(6.3)根据Hi和HGi对Ii进行直方图规定化变换；(7)按照步骤(5)中两幅图像的列交叉拼接的顺序，从Ip2中分别提取相应的列图像，重建两幅完成列向非均匀性校正的亚像元图像；(8)将完成列向非均匀校正后的两幅亚像元图像按同一方向分别旋转90°，重复步骤(5)～(6),得到校正后图像Ip3；(9)按照步骤(5)中两幅图像的列交叉拼接的顺序，从Ip3中分别提取相应的列图像，重建两幅完成行向非均匀校正的亚像元图像；(10)将完成行向非均匀校正的两幅亚像元图像按步骤(8)旋转的反方向旋转90°，得到完成行、列两个方向非均匀校正的两幅亚像元图像。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本方法考虑到噪声的条纹特性，对图像逐列进行处理，综合考虑了当前列及周围六邻域列灰度信息。针对条纹噪声的特点，采用列划分的方式对图像进行局部处理，在硬件实现方面，为了提高处理速度，可以并行处理。(2)由于多线列探测器的探测器响应不一致，导致两个线列所成图像存在整体灰度差，经本方法处理后，可以有效减小线列图像之间的灰度差，使得多线列图像处于同一灰度范围，有利于提高后续处理的精度。(3)本专利技术提出的方法可用于多线列扫描成像系统中任意两个线列或多个线列图像的非均匀性校正。附图说明图1、2为本专利技术多线列时差扫描探测装置两种方式示意图；图3为本专利技术的线列探测器帧图像拼接处理示意图；图4为本专利技术的多线列时差扫描两幅亚像元列交叉拼接处理示意图；具体实施方式下面结合附图及实例对本专利技术做详细说明。一种多线列时差扫描亚像元图像非均匀校正方法，步骤如下：(1)构造多线列时差扫描探测装置，该装置包括光学系统1、扫描机构2和多线列探测器3；所述的扫描结构包括摆镜及其驱动转轴；所述的多线列探测器为两线列探测器，线列探测器采用Nt个探测阵列组成，像元对应的瞬时视场为IFOV，相邻两个探测阵列平行排列，在垂直扫描方向依次错开1/Nt个像元，并设置探测阵列在扫描方向、在一个采样长度内采样St次；所述采样长度为像元对应的瞬时视场；所述多线列时差扫描探测装置扫描机构的扫描角速度为其中两个线列探测器之间距离d，探测的目标最小运动速度vmin，光学系统焦距f，线列探测器的地面采样距离GSD；所述的Nt大于等于2；所述St取值范围为St≥2；下面以Nt＝2为例进行说明。图1给出的是前端扫描探测装置；包含目标与背景的辐射能量信息的入射光经摆镜反射后经光学系统1汇聚至焦平面，形成景物的像，驱动转轴驱动摆镜按照预设的角速率旋转，使景物的像依次扫过各个线列探测器。当景物的像以一定的速度扫过其中的一个线列探测器时，探测器对景物的像进行采样。图2给出的是后端扫描探测装置。包含目标与背景的辐射能量信息的入射光经光学系统1汇聚至摆镜，经摆镜反射至焦平面，形成景物的像。驱动转轴驱动摆镜按照预设的角速率旋转，使景物的像依次扫过各个线列探测器。当景物的像以一定的速度扫过其中的一个线列探测器时，探测器对景物的像进行采样。本例中光学系统1为典型的卡塞格伦形式的光学系统，由主镜和次镜组成，入射光线经过主镜和次镜反射汇聚后入射到线列探测器上。(2)光学系统1和扫描机构2一起将视场内场景成像于焦平面，驱动转轴驱动摆镜旋转，线视场内的场景所成像以一定的速率扫过焦平面上前后排列的两个线列探测器，两个线列探测器对视场内同一位置场景先后成像，成像时间间隔即每个线列探测器中的Nt个探测阵列同时成像，得到Nt组图像数据；得到图像数据后立即进入步骤(3)；于此同时，每个线列探测器依然按照步骤(1)中设置的在一个采样长度内采样次数、在扫描方向进行扫描成像，每次成像分别得到Nt组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多线列时差扫描亚像元图像非均匀校正方法，其特征在于步骤如下：(1)构造多线列时差扫描探测装置，该装置包括光学系统、扫描机构和多线列探测器；所述的扫描机构包括摆镜及其驱动转轴；所述的多线列探测器为两线列探测器，线列探测器采用Nt个探测阵列组成，像元对应的瞬时视场为IFOV，相邻两个探测阵列平行排列，在垂直扫描方向依次错开1/Nt个像元，并设置探测阵列在扫描方向、在一个采样长度内采样St次；所述采样长度为像元对应的瞬时视场；所述的Nt大于等于2；所述St取值范围为St≥2；(2)光学系统和扫描机构一起将视场内场景成像于焦平面，驱动转轴驱动摆镜旋转，线视场内的场景所成像以一定的速率扫过焦平面上前后排列的两个线列探测器，两个线列探测器对视场内同一位置场景先后成像，成像时间间隔即每个线列探测器中的Nt个探测阵列同时成像，得到Nt组图像数据；之后立即转入步骤(3)；于此同时，每个线列探测器按照步骤(1)中设置采样次数对应的采样间隔在扫描方向进行扫描成像，每次成像分别得到Nt组图像数据，得到数据后立即转入步骤(3)；(3)分别将两个线列探测器的Nt组图像数据进行对齐拼接处理后形成一帧探测图像；(4)在扫描方向上完成预设的采样次数后，将每个线列探测器对应得到的帧探测图像按照时间进行拼接得到两幅亚像元图像；(5)将两幅亚像元图像按列进行交叉拼接，形成一幅新的拼接图像Ip1；(6)对拼接图像Ip1的每一列图像分别进行下述处理，所有列处理完成后得到列向非均匀校正后的图像Ip2；(6.1)求出Ip1每一列图像Ii的统计直方图Hi；(6.2)对于Ip1中的每一列图像Ii，根据Ii及其邻域Nm列图像的直方图，计算高斯加权期望直方图HGi；(6.3)根据Hi和HGi对Ii进行直方图规定化变换；(7)按照步骤(5)中两幅图像的列交叉拼接的顺序，从Ip2中分别提取相应的列图像，重建两幅完成列向非均匀性校正的亚像元图像；(8)将完成列向非均匀校正后的两幅亚像元图像按同一方向分别旋转90°，重复步骤(5)～(6),得到校正后图像Ip3；(9)按照步骤(5)中两幅图像的列交叉拼接的顺序，从Ip3中分别提取相应的列图像，重建两幅完成行向非均匀校正的亚像元图像；(10)将完成行向非均匀校正的两幅亚像元图像按步骤(8)旋转的反方向旋转90°，得到完成行、列两个方向非均匀校正的两幅亚像元图像。...

【技术特征摘要】
1.一种多线列时差扫描亚像元图像非均匀校正方法，其特征在于步骤如下：
(1)构造多线列时差扫描探测装置，该装置包括光学系统、扫描机构和多
线列探测器；所述的扫描机构包括摆镜及其驱动转轴；所述的多线列探测器为
两线列探测器，线列探测器采用Nt个探测阵列组成，像元对应的瞬时视场为
IFOV，相邻两个探测阵列平行排列，在垂直扫描方向依次错开1/Nt个像元，并
设置探测阵列在扫描方向、在一个采样长度内采样St次；所述采样长度为像元
对应的瞬时视场；所述的Nt大于等于2；所述St取值范围为St≥2；
(2)光学系统和扫描机构一起将视场内场景成像于焦平面，驱动转轴驱动
摆镜旋转，线视场内的场景所成像以一定的速率扫过焦平面上前后排列的两个
线列探测器，两个线列探测器对视场内同一位置场景先后成像，成像时间间隔
即每个线列探测器中的Nt个探测阵列同时成像，得到Nt组图像数
据；之后立即转入步骤(3)；于此同时，每个线列探测器按照步骤(1)中设
置采样次数对应的采样间隔在扫描方向进行扫描成像，每次成像分别得到Nt组图像数据，得到数据后立即转入步骤(3)；
(3)分别将两个线列探测器的Nt组图像数据进行对齐拼接处理后形成一
帧探测图像；

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓峰，王世涛，宋鹏飞，高宏霞，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11