遥感面阵凝视图像并行超分辨重建方法

杨蕊; 刘朝晖; 折文集

doi:10.3788/IRLA201948.0126002

遥感面阵凝视图像并行超分辨重建方法

doi: 10.3788/IRLA201948.0126002

1.
中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西西安 710119;
2.
中国科学院大学,北京 100049

基金项目:

国家高技术研究发展计划（2015AA7088063）

详细信息

作者简介:
杨蕊(1990-),女,博士生,主要从事遥感图像超分辨率重建技术方面的研究。Email:yangrui@opt.cn

中图分类号: TP751.1;O439

Simultaneous super-resolution reconstruction based on plane array staring remote sensing images

1.
Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics,Chinese Academy of Sciences,Xi'an 710119,China;
2.
University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

摘要: 遥感面阵凝视成像系统可以得到同一场景的多幅图像，研究者常利用这一特点进行多幅图像超分辨重建，以提高遥感图像空间分辨率。但是这类研究往往将超分辨过程独立出来，很少结合成像系统的几何参数优化超分辨重建模型。因此，对成像姿态影响图像不同方向上分辨率的问题进行了分析，提出了基于姿态角的各向异性模糊估计，使退化模型更加准确。同时，为了进一步精确面阵凝视成像系统超分辨重建中的匹配参数估计，提高由系统引起的全局初始匹配误差的包容性，基于最大后验法提出并行优化超分辨率图像和匹配参数的方法。算法充分利用成像过程信息并实时优化匹配参数，实验结果证明与现有方法相比，不仅可以得到细节信息更丰富，更易于人眼观察的遥感图像，并且均方误差降低0.3倍左右，信息熵平均提高1.2。
- 超分辨率重建 /
- 多幅图像处理 /
- 遥感成像
Abstract: A group of images for one scene can be obtained by plane array staring remote sensing system. So researchers often use multi-frame image super-resolution reconstruction to produce images with higher spatial resolution. However, most of reports regard super-resolution reconstruction as an isolated part ignoring that geometric parameters of imaging system have the ability to optimize the reconstruction model. Therefore, the influence of attitude angle on resolution changes in different directions was analyzed particularly. Meanwhile, the corresponding anisotropic blur estimation was presented to improve the accuracy of discrimination model. Because of the matching parameter as a significant role in super-resolution reconstruction, for improving the accuracy of the matching parameter estimation and decreasing the global initial matching error caused by the system, the algorithm of simultaneously optimizing super-resolution image and matching parameters based on maximum a posteriori estimation was proposed. This method takes advantage of the useful information of imaging system and improve the robustness of matching parameter by synchronous optimizing. The experimental results demonstrate that the method of our paper is better than existed algorithms in detail information and definition observing by eyes. In addition, the mean square error was reduced 0.3 times, and the information entropy was increased 1.2 in average.
- super-resolution reconstruction /
- multi-frame image processing /
- remote sensing imaging

[1]	Xie Q, Yao G, Liu P. Super-resolution Reconstruction of Satellite Video Images based on Interpolation Method[M]. Amsterdam, Netherlands:Elsevier Science Publishers, 2017.
[2]	Zhang Zhi, Lin Ling, Zhang Jianbing, et al. Improvement method for terahertz imaging quality[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(11):1126002. (in Chinese)张智, 林凌, 张建兵, 等. 太赫兹成像质量提升方法[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(11):1126002.
[3]	Wu Yinan, Li Guoning, Zhang Ke, et al. Registration model based on homologous points tracking of space camera assembly imaging[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(3):0326002. (in Chinese)武奕楠, 李国宁, 张柯, 等. 基于同名点追踪的空间相机成像拼接配准模型[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(3):0326002.
[4]	Wang Xinzheng, Bu Xiongzhu Yu Jing. Slice interpolation on multilevel modified curvature-based registration[J]. Optics and Precision Engineering, 2016, 24(5):1224-1231. (in Chinese)王新征, 卜雄洙, 于靖. 结合多分辨率修正曲率配准的层间插值[J]. 光学精密工程, 2016, 24(5):1224-1231.
[5]	Zhang Lei, Yang Jianfeng, Xue Bin, et al. Super-resolution reconstruction of Chang'e-1 satellite CCD stereo camera images[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(2):404-408. (in Chinese)张磊, 杨建峰, 薛彬, 等. 嫦娥一号卫星CCD立体相机影像超分辨率重建算法[J]. 红外与激光工程, 2012, 41(2):404-408.
[6]	Liu Wei, Gao Huiting, Cao Shixiang, et al. Study on super resolution of GF-4 satellite staring plane array camera[J]. Spacecraft Recovery Remote Sensing, 2016, 37(4):87-95. (in Chinese)刘薇, 高慧婷, 曹世翔, 等. 高分四号卫星面阵凝视相机超分辨技术[J]. 航天返回与遥感, 2016, 37(4):87-95.
[7]	Zhang H, Yang Z, Zhang L, et al. Super-resolution reconstruction for multi-angle remote sensing images considering resolution differences[J]. Remote Sensing, 2014, 6(1):637-657.
[8]	Qi Binjie, Liu Jinguo, Zhang Boyan, et al. Research on matching performance of SIFT and SURF algorithms for high resolution remote sensing image[J]. Chinese Optics, 2017, 10(3):331-339. (in Chinese)齐冰洁, 刘金国, 张博研, 等. 高分辨率遥感图像SIFT和SURF算法匹配性能研究[J]. 中国光学, 2017, 10(3):331-339.
[9]	Pickup L C. Machine Learning in Multi-frame Image Super-resolution[D]. Oxford, UK:Oxford University, 2007.
[10]	Hao Jiankun, Huang Wei, Liu Jun, et al. Review of non-blind deconvolution image restoration based on spatially-varying PSF[J]. Chinese Optics, 2016, 9(1):41-50. (in Chinese)郝建坤, 黄玮, 刘军, 等. 空间变化PSF非盲去卷积图像复原法综述[J]. 中国光学, 2016, 9(1):41-50.
[11]	Xie Wei. Research on the key technologies of multi-frame super-resolution image reconstruction[D]. Wuhan:Wuhan University, 2010. (in Chinese)谢伟. 多帧影像超分辨率复原重建关键技术研究[D]. 武汉:武汉大学, 2010.
[12]	Guan Xin. Integrated design of vibration isolation and attitude control for high resolution remote sensing satellites[D]. Beijing:Tsinghua University, 2012. (in Chinese)关新. 高分辨率遥感卫星隔振与姿态控制一体化设计[D]. 北京:清华大学, 2012.
[13]	Zhi Xiyang, Hou Qingyu, Wang Shaoyou. Estimation of image sub-pixel jitter based on linear model of image gray level[J]. Optics and Precision Engineering, 2016, 24(1):195-202. (in Chinese)智喜洋, 侯晴宇, 王少游. 基于灰度线性建模的亚像素图像抖动量计算[J]. 光学精密工程, 2016, 24(1):195-202.
[14]	Yang R, Liu Z H, Yang T, et al. Efficient point matching under uneven and dramatic illumination changes[J]. Journal of Electronic Imaging, 2017, 26(1):013001.

[1]	曹军峰, 丁庆海, 罗海波. 基于空间非一致模糊核标定的红外图像超分辨率重建方法 . 红外与激光工程, 2024, 53(2): 20230252-1-20230252-10. doi: 10.3788/IRLA20230252
[2]	王欢, 郎利影, 庞亚军, 张雷, 郑伟, 席思星. 连续波太赫兹成像系统的单幅图像超分辨重建 . 红外与激光工程, 2023, 52(1): 20220292-1-20220292-8. doi: 10.3788/IRLA20220292
[3]	党诗沛, 李润泽, 周美玲, 千佳, 但旦, 于湘华, 姚保利. 显微成像系统分辨率问题讨论（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(11): 20220735-1-20220735-8. doi: 10.3788/IRLA20220735
[4]	谢冰, 万淑慧, 殷云华. 基于改进稀疏表示正则化的SR重建算法 . 红外与激光工程, 2022, 51(3): 20210468-1-20210468-10. doi: 10.3788/IRLA20210468
[5]	武军安, 郭锐, 刘荣忠, 柯尊贵, 赵旭. 边缘区域约束的导向滤波深度像超分辨率重建算法 . 红外与激光工程, 2021, 50(1): 20200081-1-20200081-11. doi: 10.3788/IRLA20200081
[6]	魏子康, 刘云清. 改进的RDN灰度图像超分辨率重建方法 . 红外与激光工程, 2020, 49(S1): 20200173-20200173. doi: 10.3788/IRLA20200173
[7]	刘永峰, 王年, 王峰, 李从利, 刘晓, 徐国明. 基于谱间相似性的高光谱图像稀疏超分辨率算法 . 红外与激光工程, 2019, 48(S1): 181-192. doi: 10.3788/IRLA201948.S128003
[8]	程少园, 杨沐, 姜宏佳, 高凌雁, 付强强. 超敏捷动中成像高分辨率遥感卫星成像理论分析 . 红外与激光工程, 2019, 48(11): 1125002-1125002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.1125002
[9]	张爱武, 张希珍, 赵江华. 斜模超分辨率成像最佳角度 . 红外与激光工程, 2019, 48(8): 826001-0826001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0826001
[10]	张秀, 周巍, 段哲民, 魏恒璐. 基于专家场先验模型的图像超分辨重建算法 . 红外与激光工程, 2019, 48(6): 626002-0626002(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0626002
[11]	张秀, 周巍, 段哲民, 魏恒璐. 基于卷积稀疏自编码的图像超分辨率重建 . 红外与激光工程, 2019, 48(1): 126005-0126005(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0126005
[12]	李方彪, 何昕, 魏仲慧, 何家维, 何丁龙. 生成式对抗神经网络的多帧红外图像超分辨率重建 . 红外与激光工程, 2018, 47(2): 203003-0203003(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0203003
[13]	袁影, 王晓蕊, 吴雄雄, 穆江浩, 张艳. 多孔径压缩编码超分辨率大视场成像方法 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 824001-0824001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0824001
[14]	王新伟, 刘晓泉, 游瑞蓉, 范松涛, 何军, 周燕. 距离选通超分辨率三维成像及其应用 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 824001-0824001(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0824001
[15]	张洪建, 韦宏艳, 贾锐, 程玲. 斜程大气湍流中成像系统分辨率的影响因素研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1569-1573.
[16]	刘东, 杨甬英, 周雨迪, 黄寒璐, 成中涛, 罗敬, 张与鹏, 段绿林, 沈亦兵, 白剑, 汪凯巍. 大气遥感高光谱分辨率激光雷达研究进展 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2535-2546.
[17]	白雁力, 龙井华, 蔡厚智, 廖昱博, 雷云飞, 刘进元. 时间展宽分幅变像管的时间分辨率探究 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 63-67.
[18]	张月, 王超, 苏云, 焦建超. 地球静止轨道甚高分辨率成像系统热控方案 . 红外与激光工程, 2014, 43(9): 3116-3121.
[19]	陈艳菲, 王利恒, 王洪伟. 估算红外成像作用空间分辨率的新方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 33-38.
[20]	李伟雄, 闫得杰, 王栋. 高分辨率空间相机俯仰成像的像移补偿方法 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2442-2448.

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遥感面阵凝视图像并行超分辨重建方法

doi: 10.3788/IRLA201948.0126002

作者简介:
杨蕊(1990-),女,博士生,主要从事遥感图像超分辨率重建技术方面的研究。Email:yangrui@opt.cn

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遥感面阵凝视图像并行超分辨重建方法

doi: 10.3788/IRLA201948.0126002

1. 中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西西安 710119;

2. 中国科学院大学,北京 100049

作者简介:
杨蕊(1990-),女,博士生,主要从事遥感图像超分辨率重建技术方面的研究。Email:yangrui@opt.cn

English Abstract

Simultaneous super-resolution reconstruction based on plane array staring remote sensing images

1. Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics,Chinese Academy of Sciences,Xi'an 710119,China;

2. University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

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doi: 10.3788/IRLA201948.0126002

1. 中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西 西安 710119; 2. 中国科学院大学,北京 100049

作者简介: 杨蕊(1990-),女,博士生,主要从事遥感图像超分辨率重建技术方面的研究。Email:yangrui@opt.cn

English Abstract

Simultaneous super-resolution reconstruction based on plane array staring remote sensing images

1. Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics,Chinese Academy of Sciences,Xi'an 710119,China; 2. University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

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杨蕊(1990-),女,博士生,主要从事遥感图像超分辨率重建技术方面的研究。Email:yangrui@opt.cn

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2. 中国科学院大学,北京 100049

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杨蕊(1990-),女,博士生,主要从事遥感图像超分辨率重建技术方面的研究。Email:yangrui@opt.cn

1. Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics,Chinese Academy of Sciences,Xi'an 710119,China;

2. University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China