一種遙感圖像增強方法技術

本發明專利技術公開了一種遙感圖像增強方法，包括1）對原始遙感圖像進行采樣并進行歸一化處理，得到歸一化采樣圖像；2）將圖像像素相關性與量子信號處理相結合以定義像素的黑白概率來構造增強算子，得到預增強圖像；3）根據預增強圖像的最大信息熵原則自適應確定增強算子的最優灰度閾值；4）根據最優灰度閾值，再次利用增強算子得到增強圖像。本發明專利技術引入量子比特表達方式表示圖像像素出現黑白的概率，具有較強的適應性。根據增強后得到的預增強圖像信息熵最大化原則，自適應的確定最佳灰度閾值，避免人為的不斷調試，綜合考慮了圖像的全局與局部信息，有效地增強了圖像的對比度，一定程度上抑制了噪聲干擾，改善了圖像的質量。

A method of remote sensing image enhancement

The invention discloses a method for remote sensing image enhancement, including 1) of the original remote sensing image is sampled and normalized to obtain the normalized sampling image; 2) the image pixel correlation and quantum signal processing with the combination of black and white pixels to construct the definition of probability enhancement operator to obtain the pre image enhancement; 3) according to the maximum enhancement the information entropy principle to determine the optimal adaptive image enhancement threshold operator; 4) according to the optimal gray threshold, again using enhanced image enhancement operator. The present invention adopts quantum bit expression mode to indicate the probability that the image pixel appears black and white, and has strong adaptability. According to the enhancement obtained after enhancement image information entropy maximum principle, the optimal gray threshold adaptive selection, avoid human constantly testing, considering the global and local image information, effectively enhance the image contrast, restrain the noise interference, and improve the image quality.

【技術實現步驟摘要】
一種遙感圖像增強方法
本專利技術涉及圖像處理
，具體涉及一種遙感圖像增強方法。
技術介紹
隨著信息技術的快速發展，人類對遙感的認知以及科學發展的迫切需求，提高分辨率和深入應用逐漸成為遙感科學技術發展的重大需求。然而，由于機器設備自身的不足及光照等環境因素造成遙感圖像模糊，圖像質量粗糙。因此，一種有效的遙感圖像增強算法對于模糊的圖像變得清晰具有重要作用。傳統的圖像增強算法采用均值濾波法和直方圖均衡化方法，但是均值濾波方法易造成圖像模糊，直方圖均衡化方法雖然可以使圖像的對比度增強，但也易在目標圖像邊界區域產生噪聲。針對相關技術中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
技術實現思路
針對相關技術中的上述技術問題，本專利技術提出一種遙感圖像增強方法，能夠有效的增加遙感圖像對比度，改善圖像的質量。為實現上述技術目的，本專利技術的技術方案是這樣實現的：一種遙感圖像增強方法，包括以下步驟：S1對原始遙感圖像進行采樣并進行歸一化處理，得到歸一化采樣圖像；S2將圖像像素相關性與量子信號處理相結合以定義像素的黑白概率來構造增強算子，得到預增強圖像；S3根據預增強圖像的最大信息熵原則自適應確定增強算子的最優灰度閾值；S4根據最優灰度閾值，再次利用增強算子得到增強圖像。進一步的，所述步驟S1包括：S11對原始圖像進行隔點采樣，得到采樣后的圖像I；S12初始化灰度閾值T、圖像最大信息熵E以及最大信息熵所對應的閾值T_opt；S13根據灰度閾值T，定義圖像的歸一化變換，得到歸一化圖像。進一步的，在步驟S12中，初始化灰度閾值T＝Lmin+1，圖像最大信息熵E＝0，及最大信息熵所對應的閾值T_opt＝0；其中，Lmin表示圖像的最小灰度值。進一步的，在步驟S13中，定義圖像的歸一化變換為：其中，f(m，n)∈[0，1]且f(m，n)表示當前像素為(m，n)的歸一化灰度值，g(m，n)表示原始圖像的像素，Lmax表示最大灰度閾值。進一步的，所述步驟S2包括：S21在3x3窗口中，將圖像像素灰度的相關性與量子比特相結合定義增強算子如下:其中，ENT(m，n)的灰度值范圍為[0,1]；S22根據增強算子，得到預增強圖像ENTZ。進一步的，所述步驟S3包括：S31在步驟S2對應的當前T的取值下，計算圖像的信息熵，根據圖像信息熵最大化原則，將最大的信息熵存放在E中，不斷更新E和T_opt；S32令T＝T+1，再次執行步驟S13到步驟S31，直到當灰度閾值T取值為圖像最大灰度閾值Lmax時停止，求出最大熵所對應的閾值T_opt。進一步的，在步驟S31中，計算圖像的信息熵的公式為：其中，p(i)表示在ENTZ圖像中，灰度值為i的出現概率。進一步的，在步驟S4中，令T＝T_opt，根據圖像的歸一化變換對原始圖像歸一化，再通過增強算子得到最終的增強圖像ENTZ2。本專利技術的有益效果：本專利技術引入量子比特表達方式表示圖像像素出現黑白的概率，具有較強的適應性。根據增強后得到的預增強圖像信息熵最大化原則，自適應的確定最佳灰度閾值，避免人為的不斷調試，綜合考慮了圖像的全局與局部信息，有效地增強了圖像的對比度，一定程度上抑制了噪聲干擾，改善了圖像的質量。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是根據本專利技術實施例所述的遙感圖像增強方法的流程圖；圖2是根據本專利技術實施例的城市航拍圖；圖3是根據本專利技術實施例的均值濾波結果圖；圖4是根據本專利技術實施例所述的遙感圖像增強方法的圖像增強效果圖。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。如圖1-4所示，根據本專利技術實施例所述的一種遙感圖像增強方法，包括以下步驟：S1對如圖2所示的城市航拍圖像進行采樣并進行歸一化處理，得到歸一化采樣圖像；S2將圖像像素相關性與量子信號處理相結合以定義像素的黑白概率來構造增強算子，得到預增強圖像；S3根據預增強圖像的最大信息熵原則自適應確定增強算子的最優灰度閾值；S4根據最優灰度閾值，再次利用增強算子得到增強圖像。其中，所述步驟S1進一步包括：S11對如圖2所示的城市航拍圖像進行隔點采樣，得到采樣后的圖像I；S12初始化灰度閾值T、圖像最大信息熵E以及最大信息熵所對應的閾值T_opt；S13根據灰度閾值T，定義圖像的歸一化變換，得到歸一化圖像。其中，在所述步驟S12中，初始化灰度閾值T＝Lmin+1，圖像最大信息熵E＝0，及最大信息熵所對應的閾值T_opt＝0；其中，Lmin表示圖像的最小灰度值。其中，在步驟S13中，定義圖像的歸一化變換為：其中，f(m，n)∈[0，1]且f(m，n)表示當前像素為(m，n)的歸一化灰度值，g(m，n)表示原始圖像的像素，Lmax表示最大灰度閾值；f(m，n)和1-f(m，n)可看成圖像在(m,n)取值為“1”和“0”的概率。引入量子比特表達形式為兩個基態|0＞和|1＞表示灰度值為黑點“0”和白點“1”的狀態。其中，所述步驟S2進一步包括：S21在3x3窗口中，相鄰圖像像素灰度關聯性強，以0°，45°，90°，135°方向作為增強算子方向構建增強算子，與量子比特相結合定義增強算子如下：其中，ENT(m，n)的灰度值范圍為[0,1]，Fi表示歸一化后的灰度閾值參數T；S22根據增強算子，得到預增強圖像ENTZ。其中，所述步驟S3進一步包括：S31在步驟S2對應的當前T的取值下，計算圖像的信息熵，根據圖像信息熵最大化原則，將最大的信息熵存放在E中，不斷更新E和T_opt；S32令T＝T+1，再次執行步驟S13到步驟S31，每更新一次灰度閾值T，將當前灰度閾值為T時所對應的信息熵與E比較，若當前灰度閾值時的信息熵大于E，則用變量T_opt保存當前的T值，T∈[Lmin+1，Lmax]，直到當灰度閾值T取值為圖像最大灰度閾值Lmax時停止，求出最大熵所對應的閾值T_opt。其中，在步驟S31中，計算圖像的信息熵的公式為：其中，p(i)表示在ENTZ圖像中，灰度值為i的出現概率。其中，在S4中，令T＝T_opt，根據圖像的歸一化變換對原始圖像歸一化，再通過增強算子得到最終的增強圖像ENTZ2，圖像增強效果圖如圖4所示。對城市航拍圖進行仿真實驗，對比圖3和圖4可以發現，圖4增強后的圖像其各街道的邊緣，建筑物的邊緣都得到了顯著的加強，較之原圖像中模糊的邊緣效果，增強后的圖像邊緣基本上都達到了可辨的程度。本專利技術的遙感圖像增強方法，綜合利用了量子力學中理論，圖像像素相關性，并引入量子比特像素表達方式，增強圖像的對比度，改善了圖像質量，同時有效的抑制了噪聲的產生。本專利技術首先對遙感圖像進行采樣并歸一化，引入量子力學中兩個基態|0＞和|1＞表示灰度值為“0”和“1”的狀態，0態和1態的概率幅表示該灰度值為黑點和白點的概率；在3x3窗口中，將其與相鄰像素灰度間關聯性相結合，以0°，4本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種遙感圖像增強方法，其特征在于，包括以下步驟：S1對原始遙感圖像進行采樣并進行歸一化處理，得到歸一化采樣圖像；S2將圖像像素相關性與量子信號處理相結合以定義像素的黑白概率來構造增強算子，得到預增強圖像；S3根據所述預增強圖像的最大信息熵原則自適應確定所述增強算子的最優灰度閾值；S4根據所述最優灰度閾值，利用所述增強算子得到增強圖像。

【技術特征摘要】
1.一種遙感圖像增強方法，其特征在于，包括以下步驟：S1對原始遙感圖像進行采樣并進行歸一化處理，得到歸一化采樣圖像；S2將圖像像素相關性與量子信號處理相結合以定義像素的黑白概率來構造增強算子，得到預增強圖像；S3根據所述預增強圖像的最大信息熵原則自適應確定所述增強算子的最優灰度閾值；S4根據所述最優灰度閾值，利用所述增強算子得到增強圖像。2.根據權利要求1所述的遙感圖像增強方法，其特征在于，所述步驟S1進一步包括：S11對原始圖像進行隔點采樣，得到采樣后的圖像I；S12初始化灰度閾值T、圖像最大信息熵E以及最大信息熵所對應的閾值T_opt；S13根據灰度閾值T，定義圖像的歸一化變換，得到歸一化圖像。3.根據權利要求2所述的遙感圖像增強方法，其特征在于，在所述步驟S12中，初始化灰度閾值T=Lmin+1，圖像最大信息熵E=0，及最大信息熵所對應的閾值T_opt=0；其中，Lmin表示圖像的最小灰度值。4.根據權利要求3所述的遙感圖像增強方法，其特征在于，在步驟S13中，定義圖像的歸一化變換為：；其中，f（m，n）∈[0，1]且f（m，n）表示當前像素為（m，n）的歸一化灰度...

【專利技術屬性】
技術研發人員：畢思文，付德敏，
申請(專利權)人：中國科學院遙感與數字地球研究所，北京空間機電研究所，
類型：發明
國別省市：北京,11