全彩色遥感图像空间域三通滤波方法.pdf
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1、Journal of Image and Signal Processing 图像与信号处理图像与信号处理,2023,12(3),244-252 Published Online July 2023 in Hans.https:/www.hanspub.org/journal/jisp https:/doi.org/10.12677/jisp.2023.123024 文章引用文章引用:段爱民,高阳,杨璐,王海波.全彩色遥感图像空间域三通滤波方法J.图像与信号处理,2023,12(3):244-252.DOI:10.12677/jisp.2023.123024 全彩色遥感图像空间域三通滤波方法全
2、彩色遥感图像空间域三通滤波方法 段爱民段爱民*,高,高 阳阳#,杨杨 璐,璐,王海波王海波 攀枝花学院土木与建筑工程学院,四川 攀枝花 收稿日期:2023年6月11日;录用日期:2023年7月2日;发布日期:2023年7月13日 摘摘 要要 针对影响遥感图像的噪声信号,需要用空间域数字滤波进行去除,来达到完善遥感图像的目的。传统的针对影响遥感图像的噪声信号,需要用空间域数字滤波进行去除,来达到完善遥感图像的目的。传统的单通道空间域滤波器大多都是将遥感图像转化为灰度图像,再进行空间域滤波,如果要恢复色彩必须再单通道空间域滤波器大多都是将遥感图像转化为灰度图像,再进行空间域滤波,如果要恢复色彩必须
3、再进行灰度图和原图相比对,构建反映射函数后才会得到一张彩色图像,映射后的结果图像已经失真,为进行灰度图和原图相比对,构建反映射函数后才会得到一张彩色图像,映射后的结果图像已经失真,为避免这种假彩色图像的产生以及简化滤波流程,需要运用三通道滤波来直接完成图像滤波过程;将避免这种假彩色图像的产生以及简化滤波流程,需要运用三通道滤波来直接完成图像滤波过程;将RGB图像分割为图像分割为R波波段、段、G波段波段及及B波段使之形成三张图像,在空间域分别波段使之形成三张图像,在空间域分别滤波后再将其合并成一张新的图像,滤波后再将其合并成一张新的图像,即为三通滤波后的全彩色遥感图像。经过实例论证,通过运用全彩
4、色遥感图像空间域三通道滤波的方法,即为三通滤波后的全彩色遥感图像。经过实例论证,通过运用全彩色遥感图像空间域三通道滤波的方法,处理过后的遥感图像相对于传统单通道滤波方式更加颜色保真、高信噪比,操作更加便捷处理过后的遥感图像相对于传统单通道滤波方式更加颜色保真、高信噪比,操作更加便捷。关键词关键词 遥感图像,数字滤波,三通道滤波,映射函数,遥感图像,数字滤波,三通道滤波,映射函数,RGB波段波段 Three-Way Filtering Method in Spatial Domain of Full-Color Remote Sensing Image Aimin Duan*,Yang Gao#
5、,Lu Yang,Haibo Wang School of Civil and Architecture Engineering,Panzhihua University,Panzhihua Sichuan Received:Jun.11th,2023;accepted:Jul.2nd,2023;published:Jul.13th,2023 Abstract In order to improve the remote sensing image,it is necessary to remove the noise signal that af-*第一作者。#通讯作者。段爱民 等 DOI:
6、10.12677/jisp.2023.123024 245 图像与信号处理 fects the remote sensing image by spatial domain digital filtering.Traditional spatial domain fil-ters mostly convert remote sensing images into gray images,and then filter them in spatial do-main.If the color is to be restored,the gray image must be compared wi
7、th the original image,and then a color image will be obtained after the reflection function is constructed.The mapped image has been distorted.In order to avoid the false color image and simplify the filtering process,it is necessary to use three-channel filtering to directly complete the image filt
8、ering process.RGB im-ages are divided into R-band,G-band and B-band to form three images,which are filtered sepa-rately in the spatial domain and then merged into a new image,which is the full-color remote sens-ing image after three-way filtering.Through example demonstration,by using the three-chan
9、nel filtering method in the spatial domain of full-color remote sensing image,compared with the tra-ditional single-channel filtering method,the processed remote sensing image is more color fidelity,high SNR,and more convenient to operate.Keywords Remote Sensing Image,Digital Filtering,Three-Channel
10、 Filtering,Mapping Function,RGB Band Copyright 2023 by author(s)and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License(CC BY 4.0).http:/creativecommons.org/licenses/by/4.0/1.引言引言 由于遥感传输介质、记录设备和成像系统不完善,会使图像受到噪声污染1。空间域去噪是遥感图像信号增强的主要手段之一,让原本受噪声影响的图像变得
11、更加清晰,更加有利于图像判读。空间域数字滤波技术开始于上世纪中叶,始于 1964 年美国徘徊者拍摄的月球图像。由于上世纪的传统空间域数字滤波技术方式比较单一,加之对多种图像处理结果也不尽人意,人们在此年间也并未发现更好的滤波技术,由此发展得到了阻碍。之后因为理论模型的建立,多微分方程求解理论建全及小波理论的提出2。人们对于空间域数字滤波技术开始由多阶方程进入到一个新的高度之中,数字图像滤波技术逐渐由二维进入到多阶方程混合解算,由单通道逐步上升到多通道混合解算的过程。传统的单通道图像滤波方法是将 RGB 彩色图转换为单通道的灰度图进行滤波,若要恢复 RGB 彩色图,其前提是要利用原图像和灰度图像
12、构建正确的反映射函数,而反映射函数往往具有多解性,不正确的转换会使得彩色图像失真,为避免这一问题,并简化滤波过程,探索保真的全彩色遥感图像空间域三通滤波方法显得尤为必要。2.基本概念基本概念 2.1.空间域滤波空间域滤波 空间域滤波就是直接作用在原始图像上进行空间域处理的技术。一般来说,我们将获取的遥感图像通过一个扫描器将原图像转化为数字图像,然后创建一个 N*N 模板窗口从原图像依次扫描并且进行卷积运算,最后再将原图像所形成的图像矩阵通过一个滤波函数而新生成新的图像3。常见的空间域滤波器包括平滑滤波器和锐化滤波器。其中平滑滤波器主要有中值滤波、均值滤波和高斯滤波,锐化滤波主要有拉普拉斯算子、
13、索贝尔算子及罗伯茨算子4。平滑滤波主要是用来过滤噪声信息,来增强图像的可视性,而锐化滤波主要是为了强化图像信息,突出边缘信号。Open AccessOpen Access段爱民 等 DOI:10.12677/jisp.2023.123024 246 图像与信号处理 因为空间域滤波的类型非常之多,为规范空间域滤波方式,后文以中值滤波为代表来展现空间域滤波。对于滤波的窗口我们就统一运用 5*5 大小的窗口进行实验。中值滤波技术是空间域滤波中非线性滤波技术中的一种5。他的基本原理是将灰度值的中值来代替窗口内的规定领域内的中间值。具体的操作步骤即先将窗口内的灰度值进行排序处理,在将中间数值输出再代替原
14、来窗口内的数值。如图 1 所示,计算过程就可以表示为,窗口内有123nf f ff(n 为奇数)多个灰度值,那么运用中值滤波即将123nf f ff的灰度值大小进行排序处理最后输出一个iz来代替原中值。表达式即:123inzMedf f ff=Figure 1.Schematic diagram of filtering operation of the median value 图图 1.中值滤波运算示意图 2.2.彩色图像和灰度图像转换的不可逆性彩色图像和灰度图像转换的不可逆性 日常获取的遥感图像是彩色图像,但是在进行空间域数字滤波处理的过程中需要将彩色图像转化为灰度图像。这是由于全彩色图
15、像是由 R 波段、G 波段及 B 波段三种混合形成的图像,这种图像是三通道,对于三通道图像运用空间域滤波是处理不了的3。所以需要将三通道转化为单通道。其中将彩色图像转化为灰度图像最简单的方法就是平均法,将同一个像素位置的三个通道的 RGB 的值进行平均处理。其中处理公式如下:()()()(),111,333R x yG x yB x yg x yggg=+其中彩色图像转化为灰度图像还有最大最小平均法、加权平均法及二值图像等等方法。但是这些方法都表明了由全彩色图像转化为灰度图像可以直接进行转化,只要我们确定不同波段的转换系数即可。但是由灰度图像转化为彩色图像就比较困难。这是由于前面转换公式确定了
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