基于空域的自适应MTFC遥感图像复原算法

基于空域的自适应MTFC遥感图像复原算法

基于空域的自适应MTFC遥感图像复原算法

摘要：

本文提出了一种基于空域的自适应MTFC遥感图像复原算法。该算法首先对图像进行噪声判别，然后根据噪声强度的不同采用不同的平滑滤波器，以达到最佳的去噪效果。接着，利用MTFC算法对图像进行分块处理，通过计算分块内像素点的局部方差，得到分块内噪声强度的估计值，并根据估计值对每个分块内的像素点进行自适应平滑处理。实验结果表明，该算法在去除噪声的同时保留了边缘信息和细节特征，具有较好的复原效果。

关键词：遥感图像；噪声判别；平滑滤波器；MTFC算法；自适应平滑处理。

一、引言

遥感图像是以空间电磁波辐射作为信息采集源的一种特殊的数字图像。由于遥感图像拍摄过程中存在的种种干扰因素，如云层、大气、地形、降水等，使得遥感图像的质量往往无法达到理想状态，因此必须对其进行复原处理，以便更好地应用到各种领域中。传统的图像复原算法有均值滤波法、中值滤波法、高斯滤波法等，但它们对于不同强度的噪声处理效果存在一定局限性。

二、算法原理

本文提出的自适应MTFC遥感图像复原算法主要有以下几个

步骤：

1. 噪声判别：通过计算图像灰度值的标准差来估计噪声强度，如果噪声强度小于一个预设的阈值，则采用中值滤波器进行平滑处理，否则采用高斯滤波器或双边滤波器进行平滑处理。

2. MTFC分块处理：将图像分成若干个小块，并对每个分块进行变换域分析，得到每个分块内像素值的方差。

3.噪声强度估计：根据每个分块内像素点的局部方差，得到分

块内噪声强度的估计值。

4.自适应平滑处理：根据估计值对每个分块内的像素点进行自

适应平滑处理，以达到最佳的去噪和保留细节特征的效果。

三、实验结果

本文在现有的四幅遥感图像上进行了实验，比较了本算法与传统的高斯滤波法、双边滤波法以及MTFC算法的复原效果。

实验使用的评价指标有峰值信噪比(PSNR)、平均结构相似性(MSSIM)、主观视觉效果等。

实验结果表明，本算法在不同强度的噪声下都能够较好地去除噪声，同时保留了边缘信息和细节特征。与传统的高斯滤波法、双边滤波法以及MTFC算法相比，本算法的复原效果更加优

秀。

四、结论

本文提出的基于空域的自适应MTFC遥感图像复原算法，在

噪声强度不同的情况下能够自适应选择最佳的滤波器进行去噪，同时通过MTFC算法对图像进行分块处理，并利用估计值对

每个分块内的像素点进行自适应平滑处理，保留了边缘信息和细节特征，具有较好的复原效果。遥感图像在多种应用领域中发挥了重要的作用，例如土地利用监测、城市规划、农业资源管理等。然而，遥感图像采集过程中受到环境因素的干扰，可能会导致噪声、模糊和失真等问题。这些问题会影响遥感图像的质量和精度，使得应用领域的准确性和可靠性受到挑战。因此，如何有效地进行遥感图像复原是遥感技术中的关键问题之一。

传统的图像复原算法通常采用线性滤波器来消除图像噪声，但由于遥感图像噪声难以分析和建模，因此线性滤波器的效果有限。为了提高遥感图像复原效果，研究者们提出了各种基于变换域、小波变换以及稀疏表示等算法。其中，基于MTFC （Mean-removed and Thresholded Fractional Cosine）变换域的

遥感图像复原算法一直备受关注。MTFC变换通过把图像分成若干个子块来描述图像，对每个子块进行变换，并对变换系数进行阈值处理，达到去除噪声的目的，同时也保留了图像的特征信息。

本文提出的自适应MTFC遥感图像复原算法将MTFC算法和

自适应平滑处理相结合。首先，根据图像的噪声强度，选择合适的滤波器进行平滑处理；其次，利用MTFC算法对图像进行分块处理，通过计算每个子块内像素点的局部方差来估计噪声强度，得到每个子块内噪声强度的估计值；最后，根据估计值对每个子块内的像素点进行自适应平滑处理。这种方法能够在滤波器选择和噪声估计方面自适应调整，从而获得更适合于不同噪声强度和复杂度的复原结果。同时，MTFC算法能够保留图像的特征信息，而自适应平滑处理能够防止过度平滑和信息损失，有助于保持图像的清晰度和细节特征。

实验结果表明，本算法在遥感图像的复原方面具有显著的优越性。与传统算法相比，本算法具有更好的去噪效果和更高的PSNR和MSSIM指标。这说明，本算法能够同时实现去除噪声和保留图像信息的目的，从而提高图像质量和精度。此外，本算法的实现过程也具有较高的计算效率和稳定性，适用于大规模遥感图像处理和多种遥感应用领域。

总之，本文提出的基于空域的自适应MTFC遥感图像复原算法是一种新的遥感图像处理方法，能够通过选择合适的滤波器和噪声估计方法，实现噪声去除和特征保留的平衡。该算法对于提高遥感图像的质量和精度，以及推动遥感技术的进步和发展都具有重要的意义。本文所提出的自适应MTFC遥感图像复原算法主要包括以下几个步骤：

1. 图像分块处理：将遥感图像分成若干个大小相同的子块，每个子块大小为 $N \times N$，其中 $N$ 是一个正整数。

2. 噪声估计：对于每个子块，计算其像素点的局部方差，以估计噪声强度。具体而言，设第 $i$ 个子块的局部方差为

$\delta_i$，则噪声强度的估计值为：

$$

\sigma_i = k \cdot \delta_i

$$

其中，$k$ 为一个常数，用于根据局部方差计算噪声强度的估

计值。在实验中，我们选择的 $k$ 值为 $k=0.18$。

3. 滤波器选择：根据噪声强度的估计值，选择合适的滤波器进行平滑处理。具体而言，我们选择了两种不同的滤波器，分别适用于不同的噪声强度范围。

- 对于低噪声强度的情况，我们选择高斯滤波器进行平滑处理。高斯滤波器可以有效地去除白噪声和低频噪声，同时保留较多的图像细节。

- 对于高噪声强度的情况，我们选择基于重建的自适应中值滤

波器进行平滑处理。该滤波器能够自适应地去除较强的噪声，同时保留图像的边缘信息和细节特征。

4. MTFC变换：对于每个子块，利用MTFC变换将其转换到

变换域，并对变换系数进行阈值处理。MTFC变换可以有效地保留图像的特征信息，并能够处理不同比例的图像纹理。

5. 自适应平滑处理：根据估计的噪声强度和选择的滤波器，对每个子块内的像素点进行自适应平滑处理。具体而言，对于低