跨轨宽幅扫描相机的条带噪声抑制方法及系统与流程

技术特征：
1.一种跨轨宽幅扫描相机的条带噪声抑制方法，其特征在于，包括：步骤s1：基于原始影像数据矩阵计算每一像素在沿轨方向的位置，形成位置矩阵；步骤s2：根据位置矩阵计算排序索引矩阵，基于排序索引矩阵构建重排函数与还原函数；步骤s3：基于跨轨方向变分以及沿轨方向重排后的变分数据，构建最优化问题并进行迭代求解。2.根据权利要求1所述的跨轨宽幅扫描相机的条带噪声抑制方法，其特征在于，所述步骤s1采用：基于尺寸为m行、n列的原始影像数据矩阵v计算每一像素v(i,j)在沿轨方向的位置y(i,j)，其中，i表示行号，i＝1,2,......,m；j表示列号，j＝1,2,......,n；形成尺寸为m行，n列的位置矩阵y。3.根据权利要求2所述的跨轨宽幅扫描相机的条带噪声抑制方法，其特征在于，所述步骤s1采用：当跨轨宽幅扫描相机线阵共包含p个像元，则原始影像数据矩阵v以p行数据为一个扫描周期，位置矩阵y的计算方法按照扫描周期进行计算，若y(i,j)为第t个周期的第t像元，则行号i＝(t-1)p t；y(i,j)＝(t-0.5(p 1))α(j) 0.5(p 1) (t-1)p
ꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，系数α(j)为距离放大因子，计算方法为α(j)＝l(j)/l0ꢀꢀꢀꢀ
(2)其中，l0为相机星下点观测时探测器中心对应的视线距离；l(j)为第j列数据成像时刻探测器中心对应的视线距离。4.根据权利要求1所述的跨轨宽幅扫描相机的条带噪声抑制方法，其特征在于，所述步骤s2采用：对位置矩阵y的每一列[y(1,j),y(2,j),
……
,y(m,j)]
t
，按照由小到大排序，并存储排序索引[b(1,j),b(2,j),
……
,b(m,j)]
t
，y(b(1,j),j)≤y(b(2,j),j)≤
……
≤y(b(m,j),j)；其中，t表示转置；由每一列的排序索引，得到尺寸为m行、n列的排序索引矩阵b，按照排序索引矩阵b对数据矩阵v进行重新排序的操作记为重排函数f，原始数据矩阵v重新排序后的矩阵记为v
*
；将重排后的矩阵v
*
还原至原始位置的操作记为还原函数f-1
；v＝f-1
(v
*
)
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(4)v(b(i,j),j)＝v
*
(i,j)
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(5)。5.根据权利要求1所述的跨轨宽幅扫描相机的条带噪声抑制方法，其特征在于，所述步骤s3采用：跨轨与沿轨方向的变分计算采用如下方法：骤s3采用：跨轨与沿轨方向的变分计算采用如下方法：
其中，分别为跨轨和沿轨方向的梯度算子；分别为跨轨和沿轨方向的梯度算子；其中，系数ε1、系数ε2为恒定的正常数；可由公式8同理获得。6.根据权利要求5所述的跨轨宽幅扫描相机的条带噪声抑制方法，其特征在于，所述最优化问题采用：其中，表示最优解；u表示最优化问题的自变量；λ表示权重系数；函数g
x
表示跨轨方向的图像变分，函数g
y
表示沿轨方向的图像变分；u
*
表示矩阵u按照排序索引矩阵b进行重新排列后的矩阵。7.根据权利要求6所述的跨轨宽幅扫描相机的条带噪声抑制方法，其特征在于，所述权重系数λ用于权衡图像在跨轨方向的保真性与在沿轨方向的平滑性；权重系数λ可通过如下方法进行计算：λ＝g
y
(v
*
)/g
x
(v)
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(11)。8.根据权利要求7所述的跨轨宽幅扫描相机的条带噪声抑制方法，其特征在于，最优化问题求解采用如下迭代计算方法，初值k＝0，u0＝v，其中，k为迭代步数，u
k
为第(k-1)步迭代得到的结果，为对u
k
进行重排的图像，当|u
k 1-u
k
|小于设定阈值时终止迭代。9.一种跨轨宽幅扫描相机的条带噪声抑制系统，其特征在于，包括：模块m1：基于原始影像数据矩阵计算每一像素在沿轨方向的位置，形成位置矩阵；模块m2：根据位置矩阵计算排序索引矩阵，基于排序索引矩阵构建重排函数与还原函数；模块m3：基于跨轨方向变分以及沿轨方向重排后的变分数据，构建最优化问题并进行迭代求解。10.根据权利要求9所述的跨轨宽幅扫描相机的条带噪声抑制系统，其特征在于，所述模块m1采用：基于尺寸为m行、n列的原始影像数据矩阵v计算每一像素v(i,j)在沿轨方向的位置y(i,j)，其中，i表示行号，i＝1,2,......,m；j表示列号，j＝1,2,......,n；形成尺寸为m行，n列的位置矩阵y；所述模块m1采用：当跨轨宽幅扫描相机线阵共包含p个像元，则原始影像数据矩阵v以p行数据为一个扫
描周期，位置矩阵y的计算方法按照扫描周期进行计算，若y(i,j)为第t个周期的第t像元，则行号i＝(t-1)p t；y(i,j)＝(t-0.5(p 1))α(j) 0.5(p 1) (t-1)p
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(1)其中，系数α(j)为距离放大因子，计算方法为α(j)＝l(j)/l0ꢀꢀꢀꢀ
(2)其中，l0为相机星下点观测时探测器中心对应的视线距离；l(j)为第j列数据成像时刻探测器中心对应的视线距离；所述模块m2采用：对位置矩阵y的每一列[y(1,j),y(2,j),
……
,y(m,j)]
t
，按照由小到大排序，并存储排序索引[b(1,j),b(2,j),
……
,b(m,j)]
t
，y(b(1,j),j)≤y(b(2,j),j)≤
……
≤y(b(m,j),j)；其中，t表示转置；由每一列的排序索引，得到尺寸为m行、n列的排序索引矩阵b，按照排序索引矩阵b对数据矩阵v进行重新排序的操作记为重排函数f，原始数据矩阵v重新排序后的矩阵记为v
*
；将重排后的矩阵v
*
还原至原始位置的操作记为还原函数f-1
；v＝f-1
(v
*
)
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(4)v(b(i,j),j)＝v
*
(i,j)
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(5)；所述模块m3采用：跨轨与沿轨方向的变分计算采用如下方法：所述模块m3采用：跨轨与沿轨方向的变分计算采用如下方法：其中，分别为跨轨和沿轨方向的梯度算子；分别为跨轨和沿轨方向的梯度算子；其中，系数ε1、系数ε2为恒定的正常数；可由公式8同理获得；所述最优化问题采用：其中，表示最优解；u表示最优化问题的自变量；λ表示权重系数；函数g
x
表示跨轨方向的图像变分，函数g
y
表示沿轨方向的图像变分；u
*
表示矩阵u按照排序索引矩阵b进行重新排列后的矩阵；
所述权重系数λ用于权衡图像在跨轨方向的保真性与在沿轨方向的平滑性；权重系数λ可通过如下方法进行计算：λ＝g
y
(v
*
)/g
x
(v)
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(11)；最优化问题求解采用如下迭代计算方法，初值k＝0，u0＝v，其中，k为迭代步数，u
k
为第(k-1)步迭代得到的结果，为对u
k
进行重排的图像，当|u
k 1-u
k
|小于设定阈值时终止迭代。

技术总结
本发明提供了一种跨轨宽幅扫描相机的条带噪声抑制方法及系统，包括：步骤S1：对原始影像数据矩阵计算每一像素在沿轨方向的位置，形成位置矩阵；步骤S2：根据位置矩阵计算排序索引矩阵，基于排序索引矩阵构建重排函数与还原函数；步骤S3：基于跨轨方向变分以及沿轨方向重排后的变分数据，构建最优化问题并进行迭代求解。本发明在去除条带噪声的同时保留地球曲率造成的图像非连续性，可以提升图像质量，不影响定量化应用，实施方便，能普遍适用于跨轨宽幅扫描相机的条带噪声抑制。宽幅扫描相机的条带噪声抑制。宽幅扫描相机的条带噪声抑制。


技术研发人员：郭玲玲 王鑫 汪少林 周军 代海山 桑峰 林两魁
受保护的技术使用者：上海卫星工程研究所
技术研发日：2022.08.05
技术公布日：2022/12/5