一种适合遥感影像降位增强显示的非线性变换方法技术

一种适合遥感影像降位增强显示的非线性变换方法，涉及遥感影像处理技术领域。解决现有图像灰度变换方法存在可视化效果差，且存在一定局限性等问题，为了能够在计算机屏幕上显示，需要将其降位为8位影像。同时，针对遥感影像本身对比度以及亮度不高等特点，本发明专利技术包括下列步骤：1)传入待处理遥感影像src；2)对src的RGB三通道影像依次进行分段非线性变换；3)对非线性变换后的影像进行降位计算；4)将进行降位后的三通道影像进行合并，得到最终降位显示图像dst。本发明专利技术可实现在对遥感影像降位显示的同时，增强影像显示的对比度，使降位增强显示后的影像具有良好的视觉效果。

【技术实现步骤摘要】
一种适合遥感影像降位增强显示的非线性变换方法
本专利技术涉及遥感影像处理
，具体涉及一种适合遥感影像降位增强显示的非线性变换方法。
技术介绍
遥感技术的发展，使我们能够获得极其丰富的信息，尤其是近年来高分辨遥感影像的出现更扩大了对自然界观察的视野。遥感影像包含了十分丰富的地理信息，为我们认知国土、开发资源、研究环境、分析全球变化提供了重要信息。目前常用的卫星遥感影像都是10位或16位影像，如高分一号，吉林一号，ZY3,，Landsat8等。但由于计算机屏幕只支持8位图像显示，所以如果想显示16位遥感影像时，需要对其进行降位处理。目前常用的降位方法包括直接截断法和正比变换法。直接截断法的计算公式为其中r是变换前的像素灰度，s是变换后的像素灰度。该方法将灰度值大于255的部分直接置为255，从而使得灰度值较大的高亮部分细节信息得不到保持，降位效果不好。正比变换法的计算公式为其中r是变换前的像素灰度；s是变换后的像素灰度；max为该图灰度最大值。但由于遥感影像在获取过程中，受光照条件、大气扰动等因素的影响，使得遥感影像的灰度比较集中，亮度较暗，对比度较低。所以使用正比变换法得到的降位影像通常比较暗，可视化效果不好。根据遥感影像的特点，在对16位影像进行降位显示时，应该在降位之前，进行一步灰度变换，拓宽灰度值分布，增强图像整体对比度的效果。目前图像灰度变换方法比较多，其中比较常用方法包括线性变换法、幂次变换法以及对数变换法等。这些方法的具体介绍如下：(1)2％线性变换法。2％线性变换法是以牺牲灰度值小的暗区域以及灰度值大的高亮区域的细节为代价来对图像中间亮度部分进行拉伸变换。其变换公式为其中a、b分别为直方图累积在2％处及98％处的灰度值。该方法对灰度值小于直方图累积2％处的像素点，其灰度值变换为0；对于灰度值大于直方图累积98％处的像素点，其灰度值变换为255；对直方图累积在2％至98％之间的像元值进行拉伸变换，拓宽灰度值分布。2％线性变换法得到的图像整体可视化效果较好，但是对于图像高亮部分曝光严重，纹理信息丢失。(2)幂次变换法。幂次变换法的变换公式为其中α为幂数；max为图像中灰度最大值；m为幂次系数，计算公式为使用幂次变换来对图像进行变换，当幂数α小于1时，会将灰度值较小的低灰度区域扩展到较宽的灰度区间，而将较宽的高灰度区域压缩到较小的灰度区间，从而使整个图像变亮；当幂数α大于1时，会将灰度值低于一定范围内区域进行压缩，超出范围的进行扩展，整理图像变暗。虽然幂数小于1的幂次变换能够使图像变亮，但是变换时没有考虑图像特征，所以变换后可视化效果并不好。(3)对数变换法。对数变换法的变换公式为s＝plog(1+r)，其中对数以10为底，p为对数系数，计算公式为对数变换将源图像中范围较窄的低灰度值映射到范围较宽的灰度区间，同时将范围较宽的高灰度值区间映射为较窄的灰度区间，从而扩展了暗像素的值，压缩了高灰度的值，能够对图像中低灰度细节进行增强。对数变换虽然可以在一定程度上增强中低灰度的细节，但是整体图像过亮，可视化效果不好。在对这些变换方法的研究和实践过程中发现，这些方法都具有一定的局限性，且方法对于图像高亮部分的纹理信息没有得到很好的保持。针对以上方法的局限性，本专利技术提出了一种适合遥感影像降位增强显示的非线性变换方法。
技术实现思路
本专利技术为解决现有的卫星遥感影像都是10位或16位影像无法在计算机显示屏显示，且现有图像灰度变换方法存在可视化效果差，且存在一定局限性，为了能够在计算机屏幕上显示，需要将其降位为8位影像。同时，针对遥感影像本身对比度以及亮度不高等特点，提供一种适合遥感影像降位增强显示的非线性变换方法。一种适合遥感影像降位增强显示的非线性变换方法，该方法由以下步骤实现：步骤一、输入待处理影像src，将所述待处理影像src分解为RGB三通道影像，即：R通道影像为Rsrc，G通道影像为Gsrc，B通道影像为Bsrc；步骤二、分别对步骤一所述的R通道影像为Rsrc，G通道影像为Gsrc和B通道影像为Bsrc进行分段非线性变换，分别获得变换后的R通道影像Rmid、变换后的G通道影像Gmid以及变换后的B通道影像Bmid，具体过程为：步骤二一、分别对RGB三通道影像分别进行累计直方图统计，找到累计直方图在x及y位置的灰度值c和d，其中x和y的取值范围分别为2％≤x≤3％，99％≤y≤99.8％；步骤二二、根据步骤二一获得的灰度值c和d，计算非线性变换的分段点a、b，计算公式为：步骤二三、分别求取RGB三通道影像的灰度最大值max；步骤二四、根据步骤二二获得的分段点和步骤二三获得的最大值max，计算分段变换中的幂次变换系数m和n；用公式表示为：式中，β为幂次变换强度系数，取值范围为0.7≤β≤0.9，α为幂次变换的幂数，取值范围为0.60≤α≤0.95；步骤二五、求取分段变换中的线性变换系数k,z，用公式表示为：步骤二六、根据分段点a、b分别对RGB三通道影像进行分段非线性变换，获得变换后三通道影像，变换后三通道影像灰度S用公式表示为：步骤三、降位显示计算，判断待处理影像src是否为八位影像，如果是，则将变换后的R通道影像Rmid、变换后的G通道影像Gmid以及变换后的B通道影像分别降位显示为Rdst、Gdst、Bdst，用公式表示为：如果否，则降位显示的影像Rdst、Gdst以及Bdst的计算公式为：式中，maxR、maxG以及maxB分别为Rmid、Gmid、Bmid中的灰度最大值；步骤四、将三通道最终降位显示的影像Rdst、Gdst和Bdst合并，获得非线性变换的最终影像dst。本专利技术的益效果：本专利技术所述的变换方法对遥感影像进行降位增强处理，其过程包括对遥感影像RGB三通道影像依次做分段非线性变换处理、降位处理以及将三通道影像合并。降位增强后的遥感影像可在计算机显示屏上显示，并且影像的色彩得到明显丰富，亮度得到提升，对比度得到提高，可视化效果得到增强。采用本专利技术所述的变换方法获得的技术效果在实现遥感影像降位显示的同时，利用提出的非线性分段灰度变换算法提高遥感影像对比度，提高影像的可视化效果。特别是对于遥感影像的高亮部分，能够实现高亮部分细节的保持。这对于后期的遥感图像应用以及目视解释都具有良好的作用。附图说明图1为本专利技术所述的一种适合遥感影像降位增强显示的非线性变换方法的流程图；图2为原始遥感影像使用直接截断法得到的降位效果图；图3为原始遥感影像采用正比变换法得到的降位效果图；图4为原始遥感影像采用2％线性变换法得到的降位效果图；图5为原始遥感影像采用幂次变换法得到的降位效果图；其幂次α＝0.67；图6为原始遥感影像采用对数变换法得到的降位效果图；图7为原始遥感影像采用本专利技术所述的变换方法获得的降位效果图；其中幂次α＝0.67，β＝0.75。具体实施方式具体实施方式一、结合图1至图7说明本实施方式，一种适合遥感影像降位增强显示的非线性变换方法，该方法的具体过程为：一、输入待处理影像src，将src影像分解为RGB三通道影像,表示为Rsrc，Gsrc，Bsrc；二、分别对Rsrc，Gsrc，Bsrc三通道影像进行分段非线性变换，得到变换后图像Rmid、Gmid、Bmid，其过程包括以下步骤：2.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适合遥感影像降位增强显示的非线性变换方法，其特征是，该方法由以下步骤实现：步骤一、输入待处理影像src，将所述待处理影像src分解为RGB三通道影像，即：R通道影像为Rsrc，G通道影像为Gsrc，B通道影像为Bsrc；步骤二、分别对步骤一所述的R通道影像为Rsrc，G通道影像为Gsrc和B通道影像为Bsrc进行分段非线性变换，分别获得变换后的R通道影像Rmid、变换后的G通道影像Gmid以及变换后的B通道影像Bmid，具体过程为：步骤二一、分别对RGB三通道影像分别进行累计直方图统计，找到累计直方图在x及y位置的灰度值c和d，其中x和y的取值范围分别为2％≤x≤3％，99％≤y≤99.8％；步骤二二、根据步骤二一获得的灰度值c和d，计算非线性变换的分段点a、b，计算公式为：

【技术特征摘要】
1.一种适合遥感影像降位增强显示的非线性变换方法，其特征是，该方法由以下步骤实现：步骤一、输入待处理影像src，将所述待处理影像src分解为RGB三通道影像，即：R通道影像为Rsrc，G通道影像为Gsrc，B通道影像为Bsrc；步骤二、分别对步骤一所述的R通道影像为Rsrc，G通道影像为Gsrc和B通道影像为Bsrc进行分段非线性变换，分别获得变换后的R通道影像Rmid、变换后的G通道影像Gmid以及变换后的B通道影像Bmid，具体过程为：步骤二一、分别对RGB三通道影像分别进行累计直方图统计，找到累计直方图在x及y位置的灰度值c和d，其中x和y的取值范围分别为2％≤x≤3％，99％≤y≤99.8％；步骤二二、根据步骤二一获得的灰度值c和d，计算非线性变换的分段点a、b，计算公式为：步骤二三、分别求取RGB三通道影像的灰度最大值max；步骤二四、根据步骤二二获得的分段点和步骤二三获得的最大值max，计...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟雨微，高放，王春月，钟兴，安源，朱瑞飞，张鹏，李竺强，
申请(专利权)人：长光卫星技术有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22