1、空間濾波技術的應用 摘 要 空間濾波技術是一種采用濾波處理的影響增強方法，目的是改善影像質量，包括去除高頻噪聲與干擾，及影像邊緣增強、線性增強以及去模糊等。本文主要介紹了空間濾波技術在如下二個方向的應用：遙感圖像和條帶噪聲去除。關鍵詞 空間濾波；遙感圖像；條帶噪聲The application of spatial filtering technologyAbstract The spatial filtering technique is a filtering process enhancement method,the purpose is to improve the image qu

2、ality,including removing high frequency noise and interference,and the image edge enhancement,linear enhancement,and deblurring. This paper describes the spatial filtering with noise removal technology in the application of the following three directions: quality testing,remote sensing image,as well

3、 as Article.Key words spatial filtering; remote sensing image; striping noise1. 引言空間濾波技術的理論基礎是空間卷積，分為低通濾波（平滑化）、高通濾波（銳化）和帶通濾波。空間濾波能夠應用在很多方面，在對影像的增強作用上效果明顯，還可以配合其它的圖像處理技術在圖像處理方面發揮更大作用。2. 空間濾波在遙感圖像中的應用近些年，隨著人們生活素質的提高，對信息的需求越來越多，遙感信息的需求量更是日益增加，為此，快速地發展遙感圖像處理技術具有很深刻的現實意義。2.1. 線性空間濾波的理論傳感器獲取的遙感圖像含有大量地物特征信

4、息，在圖像上這些地物特征信息以灰度形式表現出來當地物特征間表現的灰度差很小時，目視判讀就無法認辨，而圖像增強的方法就可以突顯這種微小灰度差的地物特征，它的實質是增強感興趣地物和周圍地物圖像間的反差， 改善遙感圖像目視判讀的視覺效果，以提高目視判能力。圖像增強按所用方法可分成頻率域法和空間域法。前者把圖像看成一種二維信號，對其進行基于二維傅里葉變換的信號增強。采用低通濾波（即只讓低頻信號通過）法，可去掉圖中的噪聲；采用高通濾波（即只讓高頻信號通過）法，則可增強邊緣等高頻信號，使模糊的圖片變得清晰。后者指的是在空間域內直接對圖像的像素進行處理的方法，它包括灰度變換和空間濾波（也稱鄰域處理或空間卷積

5、）。鄰域處理的過程包括以下四步：1) 定義中心點（x，y）；2) 僅對預先定義的以（x，y）為中心點的鄰域內的像素進行運算；3) 令運算結果為該點處處理的響應；4) 對圖像中的每一點重復此步驟。2.2. 線性空間濾波在遙感圖像中的應用方法線性運算包括將領域中的每個像素與對應的系數相乘， 然后將結果進行累加， 從而得到點（x，y）處的響應。若鄰域的大小為mn， 則總共需要nm個系數。這些系數排列為一個矩陣， 稱濾波器、掩模、濾波掩模、核、模板或窗口。線性空間濾波的過程僅是簡單地在圖像中逐點移動濾波器掩模w中心。在每個點（x，y）處，濾波器在該點地響應時濾波掩模所限定地相應鄰域像素與濾波器系數的乘

6、機結果的累加。因為具有唯一的中心點的特性，掩模的大小應均為奇數， 故有意義掩模的最小尺寸是33 。在執行線性空間濾波時有兩個相近的概念， 即相關與卷積。前者和后者的過程是相同的， 區別它們的是掩模w，卷積只是在圖像移動w 前，將w 旋轉180度。假設圖像的原點為左側的點，求兩個函數的相關，移動w，使w最右側的點（或中心點）與原點重合，這樣兩個函數之間有一些點未重疊，可以通過在圖像中填充足夠多的的方法，以保證w在圖像中移動時總存在相應的點。之后濾波掩模所限定地相應鄰域像素就開始進行與對應的系數相乘累加的過程，其結果值為w與圖像的相關。3. 空間濾波在條帶噪聲去除上的應用航天和航空遙感圖像中，普遍

7、存在著條帶噪聲，任何使用多個探測元進行獲取圖像的遙感器圖像數據中均存在條帶噪聲。利用直方圖匹配和線性空間濾波相結合的方法進行條帶噪聲的去除，其中，直方圖匹配用于去除探測元間的條帶噪聲，線性空間濾波用于清除橫向隨機條帶噪聲。3.1. 線檢測圖1使用的四種模版，如果第1個模板在圖像中移動，這個模板將對水平方向的線條（一個像素寬度）有更強的響應；圖1中的第2個模板對于垂直 線有最強響應；第3個模板對于45方向有最強響應；第4個模板對于-45方向有最強響應；這些方向上用比其他方向更大的系數設置權值。注意每個模板系數相加的總和為零，表示模板對灰度級恒定區域的響應為零。圖1 線模板設33模板如圖2所示，則

8、圖像中任意點的模板響應公式由公式（1）給出： （1）圖2 33模板3.2. 二維空間濾波條帶噪聲處像素的灰度值是用鄰域值線性內插得到的，不同的線檢測模板對應的空間濾波模板如圖3中所示。其中計算公式同公式（2）為： （2）圖3 線性空間濾波器系數模板橫向條帶噪聲的亮度是漸變的，不能一次全部檢測出來，需要迭代求解，且每次迭代求解需設置不同的門限值。進行第一次線檢測時，可設置較高的輸出門限值，將線條的最高和最暗端檢測出來，然后進行濾波處理；接著對處理過的圖像進行第二次線檢測，此時應適當降低輸出門限值，再對條帶噪聲做濾波處理；若條帶噪聲仍然存在則需繼續進行同樣的處理，直到條帶噪聲完全去除為止。4. 結束語線性空間濾波采用空間卷積方法進行運算，算法簡單易操作，所得結果能很好地改善影響質量，加強圖像判讀和識別效果。通過對空間濾波在遙感圖像和條帶噪聲去除上的應用，更好的理解了空間濾波的理論基礎和原理。參 考 文 獻1 宋燕,劉團結,丁赤飚,趙永超. 一種直方圖匹配和線性空間濾波相結合的條帶噪聲去除方法. 測繪科學