一种高光谱成像仪数据的噪声去除方法

摘要

一种高光谱成像仪数据的噪声去除方法，(1)得到去除大气噪声影响的地表反射率数据；(2)选取地物特性相对稳定的均匀区域，统计该区域地表反射率数据的统计特征量；(3)将高光谱成像仪数据的波段划分为数据信息较平稳波段和数据信息失真相关波段、数据信息失真不相关波段；(4)分别对数据信息失真相关波段、数据信息失真不相关波段进行噪声去除；(5)对数据较平稳波段和经过上述噪声去除的数据信息失真相关波段、数据信息失真不相关波段，利用实测地表反射率，进行经验平场域最优反射化反射率转换，以消除高光谱成像仪数据处理过程中的累积噪声误差，最后得到高光谱成像仪去除噪声的地表反射率数据。

主权项

一种高光谱成像仪数据的噪声去除方法，其特征在于步骤如下：(1)读取遥感卫星高光谱成像仪数据，对该高光谱成像仪数据进行预处理，将高光谱成像仪数据转换为表观辐亮度数据；再对表观辐亮度数据进行大气订正，得到去除大气噪声影响的地表反射率数据；(2)依据上述大气订正后的高光谱成像仪地表反射率数据，选取地物特性相对稳定的均匀区域，统计该区域地表反射率数据的统计特征量；(3)依据该区域统计特征量，结合该区域地物实测反射率ρmeasure(λ)，将高光谱成像仪数据的波段进行划分为数据信息较平稳波段ρ(i)和数据信息失真相关波段、数据信息失真不相关波段；划分依据如下：(3.1)若高光谱成像仪波段λ的下述判断条件②～⑤全部为真，将其确定为数据信息较平稳波段ρ(i)；否则，若高光谱成像仪波段λ的下述判断条件②～⑤有一个不为真，将其确定为数据信息失真波段ρ(j)；|ρZmax(λ)‑ρmeasure(λ)|＜ε0     ②|ρZmin(λ)‑ρmeasure(λ)|＜ε0     ③|ρZmean(λ)‑ρmeasure(λ)|＜ε1    ④ SNR ( λ ) = ρ Zmean ( λ ) σ ( λ ) > ϵ 2 ⑤其中：ρZmax(λ)对应统计区域高光谱成像仪波段λ的Z剖面最大值；ρZmin(λ)对应统计区域高光谱成像仪波段λ的Z剖面最小值；ρZmean(λ)对应统计区域高光谱成像仪波段λ的Z剖面平均值；ρmeasure(λ)对应统计区域高光谱成像仪波段λ的实测地表反射率；σ(λ)对应统计区域高光谱成像仪波段λ的均方差；SNR(λ)对应统计区域高光谱成像仪波段λ的信噪比，采用方差法估 算进行计算；ε0、ε1、ε2对应判断误差范围；(3.2)对于数据信息失真波段ρ(j)再通过与数据信息较平稳波段ρ(i)的波段相关性公式⑥进行再分类，若满足公式⑥条件，将数据信息失真波段ρ(j)确定为数据信息失真相关波段ρcor(j)；否则，若不满足公式⑥条件，将数据信息失真波段确定为数据信息失真不相关波段ρirr(j)； | Cor j , i = Σ k N [ ρ k ( j ) - ρ mean ( j ) ] [ ρ k ( i ) - ρ mean ( i ) ] ( N - 1 ) σ j σ i | > ϵ 3 ⑥其中：k对应统计区域高光谱成像仪波段的地表反射率数据灰度级；N对应统计区域高光谱成像仪波段的地表反射率数据灰度级总数；ρk(j)对应统计区域灰度级为k的数据信息失真波段j的地表反射率值；ρk(i)对应统计区域灰度级为k的数据信息较平稳波段i的地表反射率值；ρmean(j)对应统计区域数据信息失真波段j的地表反射率平均值；ρmean(i)对应统计区域数据信息平稳较波段i的地表反射率平均值；σj对应统计区域数据信息失真波段j的均方差；σi对应统计区域数据信息较平稳波段i的均方差；Corj，i是数据信息失真波段j与数据信息较平稳波段i的波段相关系数；ε3对应判断误差范围；(4)依据上述对数据信息失真相关波段、数据信息失真不相关波段的划分，分别对数据信息失真相关波段、数据信息失真不相关波段进行噪声去除；所述的数据信息失真相关波段采用能量比纹理方差移植算法进行噪声去除，数据信息失真不相关波段采用直方图匹配算法进行噪声去除；(5)对数据较平稳波段和经过上述噪声去除的数据信息失真相关波段、数据信息失真不相关波段，利用实测地表反射率，进行经验平场域最优反射化反射率转换，以消除高光谱成像仪数据处理过程中的累积噪声误差，最后得到高光谱成像仪去除噪声的地表反射率数据。