《面向霧霾天氣的航空遙感觀測中去霧霾及穩像方法研究》是依託西北大學，由姜博擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：面向霧霾天氣的航空遙感觀測中去霧霾及穩像方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：姜博
- 依託單位：西北大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
面對近年來日趨嚴峻的霧霾天氣，去霧霾研究對未來航空觀測至關重要。與此同時，霧霾天氣下為提升信噪比而造成像移量顯著增加，使穩像環節不可或缺。本項目擬對上述去霧霾及穩像兩項關鍵技術開展研究。首先，針對現有方法處理“霧”圖像十分有效而面向“霾”圖像時模型無定解，且不能解決航空航天套用廣泛的灰度影像修復等問題，將導引濾波理論套用於去霧霾研究，基於“霧”和“霾”對光能量的不同傳播機理，結合場景深度與霧霾層的分布關係，解決面向上述套用的理論與技術難點；其次，針對有明顯航空套用優勢的“圖像式”穩像難以實現實時處理，將稀疏表示思想引入穩像研究，基於去霧霾研究中對穩像所需特徵信息的提取而建立關鍵的稀疏穩像模型，並對航空遙感中飛行、掃描、橫滾、俯仰、偏航運動模式進行深入剖析，將盲去模糊模型轉化為非盲去模糊模型，解決“圖像式”穩像的高速實現問題。本研究可為未來霧霾天氣下高解析度航空遙感提供理論基礎和技術手段。
結題摘要
本項目瞄準近年來不斷增長的霧霾天氣對航拍/遙感圖像清晰化帶來的挑戰，研究了該清晰化技術背後涉及的三項科學問題：圖像去霧霾、圖像穩像、圖像超解析度。具體研究內容涉及： （1）圖像去霧霾及其DSP平台套用研究：①針對經典大氣物理退化模型方法處理霧圖像十分有效，而面向霾圖像時模型無定解問題，開展了圖像主幹邊緣提取、增強型去霾恢復和霾粒子散射研究，所提圖像去霾方法可以較好地實現對霾圖像的清晰化恢復。②針對夜晚天空光弱且存在複雜人造光源干擾，使得夜晚非統一大氣光值的獲取異常困難，從而導致整個大氣物理退化模型無解，開展了圖像顏色遷移和增強型去霧研究，在此基礎上提出了一種針對夜晚霧圖像的清晰化恢複方法。③針對目前研究較少的灰度圖像去霧問題，融合了基於視覺增強去霧方法的簡單便捷，以及大氣物理退化模型方法能夠更好地補償退化過程中信息損失，從而提出了一種相應的去霧霾新方法。④開展了基於嵌入式DSP的圖像去霧霾套用研究，搭建了面向DSP的圖像去霧霾平台，設計了一種相應的簡單可靠的圖像清晰化算法，並進行了相關算法的仿真驗證工作。 （2）航拍圖像的DSP平台穩像研究：針對航拍運動導致的運動像移問題，開展了航拍運動模式的理論研究，並對該運動模式進行了數學建模。在已知飛行參數的情況下，可將此複雜的航拍運動像移問題轉化成模糊參數已知的非盲去模糊問題。此外，搭建了面向DSP的圖像穩像平台，開展了相關算法的仿真驗證工作。 （3）遙感圖像超解析度研究：針對遙感圖像的場景類型眾多，提出了圖像超解析度的預分類選擇策略，有效減少了訓練集的規模以提升算法整體效率。同時由於遙感圖像輪廓特徵的複雜性，在組成用於匹配和分組的關鍵特徵向量方面進行了針對性的改進，從而提出了一種適合遙感圖像的小訓練集超解析度方法。 本研究可為未來霧霾天氣下高解析度航空觀測及其高速實現，提供一定的理論和技術借鑑。
