高光谱遥感图像信噪比估算方法研究

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遥感图像质量评价是连接遥感传感器研制与遥感数据应用的桥梁,也是图像处理过程中的一个关键步骤。为了扩大遥感数据应用领域、优化传感器性能、完善遥感数据处理流程,对卫星获取的各类遥感图像进行长期稳定客观的质量评价显得尤为重要。噪声是影响遥感器成像质量的重要因素,噪声高会严重降低遥感图像的应用能力。信噪比作为图像噪声相对水平的衡量指标,是评价遥感图像质量的一项重要指标,尤其对于高光谱遥感图像来说,由于成像的特殊性,高光谱图像的信噪比要远低于全色或者多光谱图像,对高光谱图像的信噪比进行估算就显得尤为重要。   论文首先按照方法的适用范围,分别按照适用于所有可见光遥感图像信噪比评估及仅适用于高光谱遥感图像的信噪比评估将估算方法分为两大类,详细的介绍了每个类别中现有的信噪比估算方法的原理、计算步骤及己知的一些不足。   然后从中选择使用最广泛以及新近提出的共计五种自动化信噪比估算方法,采用模拟图像、实测图像分别对五种方法的估算结果进行对比,分析了几种估算方法的准确性、稳定性、适用性及存在的一些问题,分析结果如下:   (1)局部方差法对地物的均一性要求较高,要求图像中存在大量的均匀子块,面对复杂地物覆盖的图像时,估算结果会出现极大偏差结果不可信。   (2)基于边缘块剔除的局部方差法能部分改善对复杂地物的适用性问题,但方法的稳定性依然有待提高,分块对算法的估算结果的稳定性影响较大。   (3)边缘块剔除空间维度去相关法对不均匀遥感图像的适应性较强,估算结果较为可信,噪声估计的稳定性要优于上述两种方法,对分块影响的敏感性较低,但应用到复杂地物时而也会出现一些较大的估算偏差。   (4)从模拟图像的估算结果看出去相关法估算结果的稳定性极佳,基于残差调整的局部方差法稳定性也很高但与去相关法相比略差一些。从准确性来看,模拟数据的估算结果显示,若局部子块不是由单一地物组成的均一块,两种方法噪声估算结果都会有一个20%左右的整体高估现象存在,而个别波段也会出现一些偏差波动峰。   基于上面试验的分析结果,针对局部方差法对地物适应性较差的问题,提出了一种基于最大类间方差法的均匀块查找的改进算法,有效的增强了对复杂地物覆盖的适用性及稳定性。同时,针对光谱维去相关噪声分离存在的估算偏差问题,尝试了一种从光谱差分角度分离噪声的思路,通过模拟图像的检验,证明该方法的噪声估算结果不存在去相关法的整体性偏差问题,但还存在一些抖动问题需要进一步改进。   最后,对本文的主要工作进行了总结,对获得的一些结论结果进行了展示,并对后续的研究方向作了一些展望。
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