基于成像光谱图像特征的处理方法研究

【摘要】： 成像光谱仪（Imaging Spectrometer），作为地球观测系统（Earth Observe System）的设备之一，是遥感技术发展趋势的重要体现， 是遥感技术发展中取得的显著成果。它集光谱与成像为一体，具有 获得高度的空间和光谱分辨率、超多波段光谱图像的技术能力，用 途广泛，将成为未来二十年中主要的光学遥感器。 本文首先简要地介绍了成像光谱仪的发展概况，介绍了国内外 在成像光谱技术方面的最新进展。 本文从图像相关性和信息熵两方面的基本理论出发，详细论述 了成像光谱图像的特征，指出了成像光谱图像不但具有强烈的空间 相关性，而且具有高度的谱间相关性这一不同于其它数字图像的本 质特征。而在成像光谱图像信息熵的分析方面，利用了高斯和拉普 拉斯两种噪声概率密度分布函数模型，并从单一光谱通道和所有光 谱通道分组两个方面，对成像光谱图像信息熵进行了分析，确定了 成像光谱图像信息熵的下限，即在图像无损压缩的情况下所能达到 的最小比特率。 在分析了成像光谱图像特征之后，根据成像光谱图像具有高度 空间和谱间相关性的特点，对暗条带校正进行了研究，提出了基于 成像光谱图像相关性的暗条带曲面拟合校正方法，既消除了图像中 的随机暗条带干扰，又有效地保留了原始图像中的光谱信息，提高 了光谱图像的质量。 根据成像光谱图像的空间、谱间相关性和信息熵的特征，提出 成像光谱图像序列的三种表示方法，分析了不同表示方法的相关系 数和图像信息熵的变化，并研究出了成像光谱图像的无损压缩方 法，即利用D~2PCM方法对光谱图像序列进行去相关处理，同时降 低图像的空间和谱间冗余，在提高了无损压缩的压缩比和压缩效率 的同时，算法具有简单快速的优点。