基于小波分析的遥感影像薄云去除算法研究

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1、为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。基于小波分析的遥感影像薄云去除算法研究　　摘要：本文针对遥感全色影像中存在大面积薄云导致影像模糊和信息丢失的问题，提出一种基于小波变换的薄云去除算法。该算法首先通过静态小波变换将原始影像分解为低频分量和高频分量，基于低频近似系数构造云层厚度掩膜，再利用影像细节信息进一步标示云层厚度与地物区域，然后针对不同云层厚度相应地处理低频系数和高频系数，对调整后的分解系数进行反变换，得到去云图像。实

2、验结果表明该方法有效地去除了卫星影像中的薄云噪声，对不同的云层厚度和云区范围都有较好的处理效果。　　关键词：遥感影像；薄云去除；小波变换；双边滤波　　中图分类号：TN976文献标识码：A文章编号：1007--0137-03为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉

3、系统的使用和维护。　　随着遥感技术的发展，遥感卫星的时空分辨率不断提高，工作波段也得到充分拓展。从传感器平台上获取的大量图像数据为军事观察、气象预报和环境监测等各领域的研究发展提供了重要的指导作用。由于大气空间中云层的存在，遥感光学图像易出现大量云遮挡。在云噪声的干扰下，地物信息难以辨别，不利于图像数据后续的分析处理。遥感影像中大面积云区域的存在使图像难以使用，给卫星数据传输带来不利影响，提高了空间探测成本。因此针对遥感影像，去除云干扰进而提高图像的利用率，具有十分重要的研究意义。　　云大致可分为薄云和厚云。如图1所示，薄云通常呈现半透明状态，包含大部分的地物信

4、息，但由于其对太阳光的反射和散射，导致进入传感器中的地物光谱失真。在云层达到一定厚度时，地面信息即被完全遮挡，无法识别。目前针对单幅遥感影像，主要的去云算法有：直方图匹配法[1-3]，多光谱图像去云法[4-5]、同态滤波法[6-7]和小波分解法[8-9]。直方图匹配法基于薄云区域和地物区域的直方图在统计上相似，难以准确识别图像中薄云的位置，不适合小区域薄云的处理。多光谱去云法利用卫星多光谱图像中对云雾敏感的波段进行去云处理，在光谱波段有限如全色图像的情况下则无法应用。同态滤波法和小波分解法都是基于云噪声的形成模型，即认为云噪声提高了图像的低频信息，降低了高频信息

5、，通过对高频和低频信息的不同处理达到去云目的。　　上述的几种方法大多建立在整幅图像被薄云覆盖，或是厚度相同，而实际中即便是大面积薄云也存在厚度变化。基于此，本文提出根据一种基于静态小波变换去云的方法，首先构建云层厚度掩膜，结合云区纹理特点对地物区域和云层厚度加以标记，再依据标识对高频和低频信息进行不同程度的处理，从而实现去云目的。实验结果表明本文算法对大面积均匀薄云或有厚度变化的薄云都能有效去除。　　1薄云去除方法为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、

6、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　薄云成像模型　　2实验结果与分析　　本文选取两景高分二号遥感卫星全色影像为原始图像，其中既有全图都被薄云覆盖的影像，也有被部分薄云覆盖的影像。实验采用小波，分解层数为4层。其中，双边滤波的参数σs和σr取值分别为2和IDmax‘/10，IDmax‘为滤波后纹理细节图的最大灰度值。为比较本方法去除薄云的效果，对每景影像同时采用文献[7]中的同态滤波法

7、和文献[8]中的滤波小波变换法去云。对两景影像的去云结果，我们均将灰度值调整到0～1范围内，方便比较目视效果。　　目视效果比较为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　图2是全图均被薄云覆盖的影像，图3是被部分薄云覆盖的影像。采用同态滤波法和

8、滤波小波法对薄云覆盖影像