本發(fā)明涉及遙感圖像增強(qiáng)，具體而言，涉及一種基于同態(tài)濾波地形校正的遙感圖像增強(qiáng)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、遙感圖像的質(zhì)量直接影響到圖像分析和解譯的精度，因此圖像增強(qiáng)在遙感圖像處理中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。遙感圖像常常受到成像條件、傳感器特性以及大氣和地形的影響，導(dǎo)致圖像存在噪聲、低對(duì)比度和細(xì)節(jié)丟失等問(wèn)題。傳統(tǒng)的圖像增強(qiáng)方法如直方圖均衡化和對(duì)比度拉伸，雖然能夠改善圖像的整體質(zhì)量，但往往無(wú)法有效處理不同圖像區(qū)域的細(xì)節(jié)增強(qiáng)，且在高噪聲環(huán)境下容易引入偽影，影響圖像的準(zhǔn)確性。

2、同態(tài)濾波是一種利用頻域?yàn)V波來(lái)增強(qiáng)圖像特定頻率成分的方法，廣泛應(yīng)用于圖像的亮度和對(duì)比度增強(qiáng)。通過(guò)對(duì)圖像的低頻和高頻成分進(jìn)行分離處理，同態(tài)濾波能夠增強(qiáng)圖像的細(xì)節(jié)信息，尤其適用于光照不均或低對(duì)比度的遙感圖像。然而，傳統(tǒng)的同態(tài)濾波方法往往依賴于手動(dòng)設(shè)定的濾波參數(shù)，且在處理過(guò)程中可能出現(xiàn)圖像過(guò)度增強(qiáng)或增強(qiáng)不足的情況，缺乏自動(dòng)化和精準(zhǔn)度。

3、因此，急需發(fā)明一種遙感圖像增強(qiáng)技術(shù)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)同態(tài)濾波對(duì)遙感圖像增強(qiáng)時(shí)，因無(wú)法有效消除地形影響，進(jìn)而造成圖像質(zhì)量較低的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于此，本發(fā)明提出了一種基于同態(tài)濾波地形校正的遙感圖像增強(qiáng)方法及系統(tǒng)，旨在解決當(dāng)前技術(shù)中通過(guò)同態(tài)濾波對(duì)遙感圖像增強(qiáng)時(shí)，因無(wú)法有效消除地形影響，進(jìn)而造成圖像質(zhì)量較低的問(wèn)題。

2、本發(fā)明提出了一種基于同態(tài)濾波地形校正的遙感圖像增強(qiáng)方法，包括：

3、獲取待增強(qiáng)的遙感圖像，將所述遙感圖像從rgb色彩空間轉(zhuǎn)換為hsv色彩空間，并提取所述遙感圖像中的亮度分量；

4、基于高通濾波器對(duì)所述亮度分量進(jìn)行同態(tài)濾波處理，并增強(qiáng)所述亮度分量中的高頻分量，降低所述亮度分量中的低頻分量；

5、將同態(tài)濾波處理后的所述亮度分量結(jié)合飽和度和色相，逆變回所述rgb色彩空間，以對(duì)所述遙感圖像進(jìn)行圖像增強(qiáng)；

6、獲取圖像增強(qiáng)后的所述遙感圖像中圖像灰度分布，并根據(jù)所述圖像灰度分布確定所述圖像增強(qiáng)后所述遙感圖像的信息熵；

7、獲取圖像增強(qiáng)后所述遙感圖像的各像素灰度值，并各所述像素灰度值確定圖像增強(qiáng)后所述遙感圖像的對(duì)比度；

8、根據(jù)所述信息熵和對(duì)比度，確定圖像增強(qiáng)后所述遙感圖像的增強(qiáng)評(píng)分，并根據(jù)所述增強(qiáng)評(píng)分與預(yù)設(shè)增強(qiáng)評(píng)分之間進(jìn)行比對(duì)，其中：

9、若所述增強(qiáng)評(píng)分大于或等于所述預(yù)設(shè)增強(qiáng)評(píng)分時(shí)，則確定所述遙感圖像完成圖像增強(qiáng)；

10、若所述增強(qiáng)評(píng)分低于所述預(yù)設(shè)增強(qiáng)評(píng)分時(shí)，則確定所述遙感圖像未完成圖像增強(qiáng)，并將所述遙感圖像重新進(jìn)行同態(tài)濾波處理，直至所述增強(qiáng)評(píng)分大于或等于所述預(yù)設(shè)增強(qiáng)評(píng)分時(shí)為止。

11、進(jìn)一步的，基于高通濾波器對(duì)所述亮度分量進(jìn)行同態(tài)濾波處理時(shí)，包括：

12、預(yù)先配置預(yù)設(shè)高頻增益和預(yù)設(shè)低頻增益，并根據(jù)所述預(yù)設(shè)高頻增益配置所述高通濾波器以對(duì)所述亮度分量進(jìn)行同態(tài)濾波處理，其中，同態(tài)濾波處理表達(dá)式如下所示：

13、

14、其中，h(u,v)為同態(tài)濾波處理的所述亮度分量，u為所述高頻分量，v為所述低頻分量；rh為所述預(yù)設(shè)高頻增益，rl為所述預(yù)設(shè)低頻增益，d(u,v)當(dāng)前頻率點(diǎn)的頻率，d0為低頻截止頻率，c為增益變化的預(yù)設(shè)幅度。

15、進(jìn)一步的，當(dāng)所述亮度分量進(jìn)行同態(tài)濾波處理后，包括：

16、對(duì)同態(tài)濾波處理后的所述亮度分量按預(yù)設(shè)距離進(jìn)行區(qū)域劃分，并對(duì)劃分后的區(qū)域圖像進(jìn)行直方圖均衡化處理；

17、獲取各所述區(qū)域圖像中的像素點(diǎn)總數(shù)量以及各所述像素點(diǎn)的灰度級(jí)，并根據(jù)所述像素點(diǎn)總數(shù)量和各所述像素點(diǎn)的灰度級(jí)，確定所述區(qū)域圖像中的灰度級(jí)總數(shù)；

18、根據(jù)所述區(qū)域圖像中的像素點(diǎn)總數(shù)量和灰度級(jí)總數(shù)，確定所述區(qū)域的灰度值閾值；

19、獲取直方圖均衡化處理后各所述區(qū)域圖像的灰度級(jí)總數(shù)，并根據(jù)所述灰度級(jí)總數(shù)與所述灰度值閾值之間的關(guān)系，確定是否對(duì)所述預(yù)設(shè)距離進(jìn)行調(diào)整，其中：

20、當(dāng)所述灰度級(jí)總數(shù)低于或等于所述灰度值閾值時(shí)，則確定不對(duì)所述預(yù)設(shè)距離進(jìn)行調(diào)整；

21、當(dāng)所述灰度級(jí)總數(shù)高于所述灰度值閾值時(shí)，則確定對(duì)所述預(yù)設(shè)距離進(jìn)行調(diào)整。

22、進(jìn)一步的，對(duì)區(qū)域圖像進(jìn)行直方圖均衡化處理時(shí)，包括：

23、通過(guò)累計(jì)分布直方圖對(duì)所述區(qū)域圖像進(jìn)行灰度變換；

24、獲取各灰度級(jí)的累計(jì)分布直方圖，并提取各所述灰度級(jí)的累計(jì)分布概率；

25、將各所述灰度級(jí)的累計(jì)分布概率代入至公式ⅰ，獲取預(yù)設(shè)灰度范圍，并將原始灰度值映射到所述預(yù)設(shè)灰度范圍，以確保分布后的灰度值覆蓋所述預(yù)設(shè)灰度范圍，其中，所述公式ⅰ如下所示：

26、

27、其中，cdf(k)為灰度值k的累計(jì)分布值，cdfmin為非零最小累計(jì)分布值，s(k)為預(yù)設(shè)灰度分布范圍。

28、進(jìn)一步的，基于高通濾波器對(duì)所述亮度分量進(jìn)行同態(tài)濾波處理時(shí)，還包括：

29、基于小波變換公式對(duì)所述亮度分量進(jìn)行多尺度分解，以將所述遙感圖像分解為低頻部分和高頻部分，其中所述小波變換公式如下所示：

30、

31、其中，za，b(t)為遙感圖像分解后低頻部分和高頻部分的表示，a為伸縮因子，b為平移因子，t所述亮度分量；

32、其中，所述低頻部分為遙感圖像的整體光照和結(jié)構(gòu)信息，所述高頻部分為遙感圖像的紋理和灰度信息。

33、進(jìn)一步的，獲取圖像增強(qiáng)后的所述遙感圖像中圖像灰度分布，并根據(jù)所述圖像灰度分布確定所述圖像增強(qiáng)后所述遙感圖像的信息熵時(shí)，包括：

34、獲取所述遙感圖像中各灰度值的出現(xiàn)概率，并將各所述灰度值的出現(xiàn)概率代入公式ⅱ，獲取所述遙感圖像的信息熵，其中所述公式ⅱ如下所示：

35、

36、其中，h為所述遙感圖像的信息熵，pi為灰度值i的出現(xiàn)概率，n為灰度級(jí)的總數(shù)。

37、進(jìn)一步的，獲取圖像增強(qiáng)后所述遙感圖像的各像素灰度值，并各所述像素灰度值確定圖像增強(qiáng)后所述遙感圖像的對(duì)比度時(shí)，包括：

38、獲取所述遙感圖像的寬度和長(zhǎng)度，遙感圖像中各像素點(diǎn)的灰度值以及遙感圖像的平均灰度值；

39、將所述遙感圖像的寬度和長(zhǎng)度，遙感圖像中各像素點(diǎn)的灰度值以及遙感圖像的平均灰度值代入公式ⅲ，獲取所述遙感圖像的對(duì)比度，其中所述公式ⅲ如下所示：

40、

41、其中，c為所述遙感圖像的對(duì)比度，f(i,j)為所述像素點(diǎn)的灰度值，f為所述遙感圖像的平均灰度值，m為所述遙感圖像的寬度，n為所述遙感圖像的長(zhǎng)度。

42、進(jìn)一步的，根據(jù)所述信息熵和對(duì)比度，確定圖像增強(qiáng)后所述遙感圖像的增強(qiáng)評(píng)分時(shí)，包括：

43、獲取所述信息熵與預(yù)先配置的預(yù)設(shè)信息熵之間的信息熵差值，并根據(jù)所述信息熵差值與預(yù)先配置的第一預(yù)設(shè)信息熵差值和第二預(yù)設(shè)信息熵差值之間的關(guān)系，確定所述增強(qiáng)評(píng)分：

44、當(dāng)所述信息熵差值小于所述第一預(yù)設(shè)信息熵差值，且所述信息熵差值大于零時(shí)，則確定所述增強(qiáng)評(píng)分為w1；

45、當(dāng)所述信息熵差值大于或等于所述第一預(yù)設(shè)信息熵差值，且所述信息熵差值小于所述第二預(yù)設(shè)信息熵差值時(shí)，則確定所述增強(qiáng)評(píng)分為w2；

46、當(dāng)所述信息熵差值大于或等于所述第二預(yù)設(shè)信息熵差值時(shí)，則確定所述增強(qiáng)評(píng)分為w3；

47、其中，所述第一預(yù)設(shè)信息熵差值小于所述第二預(yù)設(shè)信息熵差值，且所述第一預(yù)設(shè)信息熵差值大于零；w1＜w2＜w3。

48、進(jìn)一步的，當(dāng)確定所述增強(qiáng)評(píng)分為wi時(shí)，i＝1,2,3，包括：

49、獲取所述對(duì)比度與預(yù)先設(shè)置的預(yù)設(shè)對(duì)比度之間的對(duì)比度差值，并根據(jù)所述對(duì)比度差值與預(yù)設(shè)配置的第一預(yù)設(shè)對(duì)比度差值和第二預(yù)設(shè)對(duì)比度差值之間的關(guān)系，確定是否對(duì)所述增強(qiáng)評(píng)分wi進(jìn)行調(diào)整；

50、當(dāng)所述對(duì)比度差值小于所述第一預(yù)設(shè)對(duì)比度差值時(shí)，則確定不對(duì)所述增強(qiáng)評(píng)分wi進(jìn)行調(diào)整；

51、當(dāng)所述對(duì)比度差值大于或等于所述第一預(yù)設(shè)對(duì)比對(duì)差值，且所述對(duì)比度差值小于所述第二預(yù)設(shè)對(duì)比對(duì)差值時(shí)，則確定調(diào)整系數(shù)為g1,并根據(jù)所述調(diào)整系數(shù)g1對(duì)所述增強(qiáng)評(píng)分wi進(jìn)行調(diào)整；

52、當(dāng)所述對(duì)比度差值大于或等于所述第二預(yù)設(shè)對(duì)比度差值時(shí)，則確定調(diào)整系數(shù)為g2，并根據(jù)所述調(diào)整系數(shù)g2對(duì)所述增強(qiáng)評(píng)分wi進(jìn)行調(diào)整；

53、其中，所述第一預(yù)設(shè)對(duì)比對(duì)差值小于所述第二預(yù)設(shè)對(duì)比對(duì)差值，且g1＜g2＜1。

54、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：通過(guò)基于同態(tài)濾波的地形校正方法，能夠顯著提高遙感圖像的亮度和對(duì)比度，尤其適用于那些因光照不均或低對(duì)比度而導(dǎo)致細(xì)節(jié)丟失的遙感圖像。在遙感圖像處理中，光照不均和對(duì)比度過(guò)低常常影響圖像的質(zhì)量，降低圖像細(xì)節(jié)的可見(jiàn)性，進(jìn)而影響圖像分析和解譯的精度。通過(guò)將遙感圖像從rgb色彩空間轉(zhuǎn)換為hsv色彩空間，提取亮度分量并對(duì)其進(jìn)行高通濾波，能夠增強(qiáng)圖像中的高頻分量，從而改善圖像細(xì)節(jié)的呈現(xiàn)。這種方法有效避免了傳統(tǒng)圖像增強(qiáng)方法中對(duì)比度過(guò)度增強(qiáng)或不足的情況，尤其在遙感圖像的應(yīng)用場(chǎng)景中，具有重要的實(shí)際意義。此外，通過(guò)自動(dòng)化計(jì)算圖像的灰度分布、信息熵和對(duì)比度，確保了圖像增強(qiáng)的效果符合預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。信息熵能夠反映圖像的復(fù)雜度，而對(duì)比度則直接影響圖像的視覺(jué)效果。通過(guò)對(duì)這兩個(gè)指標(biāo)的量化評(píng)估，可以客觀地判斷圖像增強(qiáng)后的效果是否達(dá)到理想水平。在增強(qiáng)過(guò)程中的自動(dòng)對(duì)比評(píng)估，避免了傳統(tǒng)手動(dòng)調(diào)整參數(shù)時(shí)可能出現(xiàn)的效果不一致性，提高了圖像增強(qiáng)的自動(dòng)化和精度。這種基于標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)估的自動(dòng)調(diào)整機(jī)制，使得遙感圖像增強(qiáng)更加智能和高效，適應(yīng)性更強(qiáng)，能夠滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景下的需求。最后通過(guò)設(shè)定預(yù)設(shè)增強(qiáng)評(píng)分，并通過(guò)與實(shí)際增強(qiáng)評(píng)分進(jìn)行比對(duì)，確保了圖像增強(qiáng)的質(zhì)量控制。如果增強(qiáng)效果未達(dá)到預(yù)期，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)同態(tài)濾波的迭代過(guò)程，直到圖像的增強(qiáng)效果滿足標(biāo)準(zhǔn)。這種自適應(yīng)調(diào)整機(jī)制避免了手動(dòng)操作的繁瑣，并能夠針對(duì)不同的圖像特性進(jìn)行精確優(yōu)化，提升了圖像增強(qiáng)的魯棒性和穩(wěn)定性。這一創(chuàng)新性措施不僅提高了圖像處理的自動(dòng)化水平，還使得增強(qiáng)后的圖像在后續(xù)分析中能夠提供更高的準(zhǔn)確度，滿足遙感數(shù)據(jù)分析、變化檢測(cè)等高精度需求。

55、另一方面，本技術(shù)還提供了一種基于同態(tài)濾波地形校正的遙感圖像增強(qiáng)系統(tǒng)，包括：

56、采集模塊，用于獲取待增強(qiáng)的遙感圖像；

57、提取模塊，與所述采集模塊電連接，所述提取模塊用于將所述遙感圖像從rgb色彩空間轉(zhuǎn)換為hsv色彩空間，并提取所述遙感圖像中的亮度分量；

58、中控模塊，與所述提取模塊電連接，所述中控模塊配置有高通濾波器，所述中控模塊基于高通濾波器對(duì)所述亮度分量進(jìn)行同態(tài)濾波處理，并增強(qiáng)所述亮度分量中的高頻分量，降低所述亮度分量中的低頻分量；所述中控模塊還用于將同態(tài)濾波處理后的所述亮度分量結(jié)合飽和度和色相，逆變回所述rgb色彩空間，以對(duì)所述遙感圖像進(jìn)行圖像增強(qiáng)；

59、評(píng)估模塊，與所述中控模塊電連接，所述評(píng)估模塊用于獲取圖像增強(qiáng)后的所述遙感圖像中圖像灰度分布，并根據(jù)所述圖像灰度分布確定所述圖像增強(qiáng)后所述遙感圖像的信息熵；所述評(píng)估模塊還用于獲取圖像增強(qiáng)后所述遙感圖像的各像素灰度值，并各所述像素灰度值確定圖像增強(qiáng)后所述遙感圖像的對(duì)比度；所述評(píng)估模塊還用于根據(jù)所述信息熵和對(duì)比度，確定圖像增強(qiáng)后所述遙感圖像的增強(qiáng)評(píng)分，并根據(jù)所述增強(qiáng)評(píng)分與預(yù)設(shè)增強(qiáng)評(píng)分之間的關(guān)系，確定所述遙感圖像是否完成圖像增強(qiáng)。

60、可以理解的是，本發(fā)明上述各實(shí)施例中的一種基于同態(tài)濾波地形校正的遙感圖像增強(qiáng)方法及系統(tǒng)，具有相同的有益效果，不再贅述。