目錄
第一篇 對地觀測傳感器成像系統(tǒng)與模型
第1章 遙感平臺與成像系統(tǒng) 2
1.1 遙感平臺的種類及軌道特點 2
1.1.1 遙感平臺的種類 2
1.1.2 遙感平臺的軌道特點 4
1.2 傳感器 6
1.2.1 傳感器的結構 6
1.2.2 傳感器的分類 7
1.3 攝影成像類傳感器 8
1.3.1 框幅式攝影機 8
1.3.2 縫隙式攝影機 9
1.3.3 全景式攝影機 9
1.3.4 多光譜攝影機 9
1.4 掃描成像類傳感器 10
1.4.1 垂直航跡掃描相機 10
1.4.2 沿航跡掃描相機 11
1.4.3 成像光譜儀 12
1.5 合成孔徑雷達 14
第2章 對地觀測成像模型與降質模型 17
2.1 遙感圖像成像模型 17
2.1.1 遙感與電磁波理論 17
2.1.2 地物波譜特性及其變化規(guī)律 18
2.1.3 遙感圖像成像數學模型 18
2.2 遙感圖像分辨率 20
2.2.1 空間分辨率 20
2.2.2 光譜分辨率 20
2.2.3 時相分辨率 21
2.2.4 輻射分辨率 21
2.2.5 角分辨率 22
2.3 遙感圖像降質因素 23
2.3.1 傳感器降晰因素 23
2.3.2 地物目標影響因素 24
2.3.3 圖像獲取過程的外部干擾因素 24
2.4 觀測模型及數學描述 24
2.4.1 觀測模型 24
2.4.2 數學描述 26
第二篇 質量提升理論基礎與遙感圖像模型
第3章 稀疏表征與壓縮感知 30
3.1 壓縮感知理論 30
3.2 小波與濾波器組 32
3.3 稀疏字典 33
第4章 隨機場理論 36
4.1 隨機過程 36
4.1.1 隨機過程的基本概念 36
4.1.2 隨機過程的有限維分布函數族 36
4.1.3 隨機過程的數字特征 37
4.1.4 隨機過程的特征函數 37
4.2 高斯過程 38
4.2.1 平穩(wěn)高斯過程概述 38
4.2.2 平穩(wěn)高斯過程的核函數 38
4.2.3 各向同性與各向異性核函數 39
4.2.4 非平穩(wěn)核函數 39
4.3 馬爾可夫過程 40
4.3.1 馬爾可夫過程的概念 40
4.3.2 馬爾可夫過程的有限維分布族 40
第5章 變分與偏微分方程 42
5.1 變分原理 42
5.2 各向異性擴散 42
5.2.1 加權梯度散度 43
5.2.2 常見的權重函數 43
5.3 Mumford-Shah泛函 44
5.4 張量與多維數據 44
5.4.1 張量概念 44
5.4.2 多維數據 45
第6章 卷積神經網絡與深度學習模型 48
6.1 卷積神經網絡 48
6.1.1 基礎操作與基礎單元 48
6.1.2 高效卷積運算 52
6.1.3 隨機或無監(jiān)督特征 53
6.1.4 卷積神經網絡的神經科學基礎 53
6.1.5 卷積神經網絡與深度學習歷史 54
6.2 循環(huán)和遞歸神經網絡 54
6.2.1 循環(huán)神經網絡 54
6.2.2 雙向循環(huán)神經網絡 55
6.2.3 深度循環(huán)神經網絡 55
6.2.4 遞歸神經網絡 56
6.2.5 長期依賴挑戰(zhàn) 57
6.2.6 滲透單元與其他多時間尺度策略 57
6.2.7 長短時記憶與其他門控循環(huán)神經網絡 58
6.3 自編碼器 59
6.3.1 欠完備自編碼器 59
6.3.2 正則自編碼器 59
6.3.3 表征能力、層的大小和深度 60
6.4 深度生成模型 60
6.4.1 玻爾茲曼機與受限玻爾茲曼機 60
6.4.2 深度置信網絡 61
6.4.3 深度玻爾茲曼機 62
6.4.4 有向生成網絡 62
第7章 邊緣保持型濾波 63
7.1 雙邊濾波 63
7.2 引導濾波 63
7.3 均值漂移 64
7.4 加權最小二乘濾波 64
第三篇 遙感數據質量提升方法
第8章 遙感圖像噪聲去除 66
8.1 高光譜圖像條帶噪聲去除 66
8.1.1 矩匹配方法 67
8.1.2 改進的矩匹配方法 68
8.2 SAR圖像斑點噪聲去除 68
8.2.1 Forst濾波 69
8.2.2 Kuan濾波 69
8.2.3 Lee濾波 70
8.2.4 Gamma Map濾波 70
8.3 常見加性去噪方法 70
8.3.1 全變分 70
8.3.2 小波 72
8.3.3 雙邊濾波 74
8.3.4 三維塊匹配濾波 75
8.3.5 低秩 77
8.3.6 圖像塊似然對數期望 79
8.3.7 稀疏表征 80
8.4 同步噪聲理論 84
8.4.1 基于同步噪聲選擇非線性擴散的停止時間 84
8.4.2 基于同步噪聲優(yōu)化的非局部平均去噪 86
第9章 遙感圖像薄云去除 90
9.1 基于大氣散射模型的方法 90
9.1.1 暗通道先驗法 91
9.1.2 顏色衰減先驗法 93
9.1.3 基于卷積神經網絡的介質傳播圖獲取 96
9.2 光譜混合分析 98
9.3 濾波方法 100
9.3.1 同態(tài)濾波 100
9.3.2 小波變換 103
9.4 薄云最優(yōu)化變換方法 106
第10章 遙感圖像陰影檢測與去除 109
10.1 陰影概述 109
10.1.1 陰影的屬性 109
10.1.2 陰影的利弊 110
10.2 陰影檢測方法 110
10.2.1 基于物理模型的方法 110
10.2.2 基于顏色空間模型的方法 111
10.2.3 基于閾值分割的方法 113
10.2.4 基于種子區(qū)域生長的方法 114
10.2.5 基于幾何模型的方法 115
10.2.6 陰影檢測方法對比 117
10.3 陰影去除方法 118
10.3.1 基于顏色恒常性的方法 118
10.3.2 基于Retinex圖像的方法 119
10.3.3 基于HSI色彩空間的方法 121
10.3.4 基于同態(tài)濾波的方法 122
10.3.5 基于馬爾可夫場的方法 124
10.3.6 陰影去除方法對比 125
第11章 遙感圖像修復 126
11.1 問題描述 126
11.2 基于空域的修復方法 128
11.2.1 插值方法 128
11.2.2 基于變分的修復方法 128
11.2.3 樣例填充的方法 129
11.3 基于譜域的修復方法 130
11.4 基于時域的修復方法 133
11.4.1 時域替代法 134
11.4.2 時域濾波器 136
11.4.3 時域學習模型 138
11.4.4 定量數據的重建 139
11.5 混合方法 140
11.5.1 聯合時空方法 140
11.5.2 聯合時譜方法 142
11.5.3 聯合時空譜方法 143
第12章 遙感圖像復原 146
12.1 遙感圖像模糊的形成 146
12.1.1 散焦模糊 146
12.1.2 運動模糊 147
12.1.3 大氣模糊 148
12.1.4 高斯模糊 149
12.2 已知模糊核函數的圖像復原 150
12.2.1 基本的變換域圖像復原 150
12.2.2 基本的空域圖像復原 154
12.2.3 規(guī)整化方法 155
12.2.4 多通道圖像復原 159
12.3 未知模糊核函數的盲復原 159
12.3.1 早期方法 160
12.3.2 變分貝葉斯盲復原 162
第13章 遙感圖像融合 167
13.1 光譜融合 167
13.1.1 多光譜和全色圖像融合方法 167
13.1.2 多光譜和高光譜圖像融合方法 172
13.2 時空融合 177
13.2.1 基于權重函數的時空融合方法 178
13.2.2 基于像元解混的時空融合方法 184
13.2.3 基于貝葉斯估計的時空融合方法 186
13.2.4 基于學習的時空融合方法 187
13.2.5 基于卡爾曼濾波的時空融合方法 187
13.2.6 多種方法混合的時空融合方法 188
13.3 時空譜角融合 189
13.3.1 多角度模型構建 190
13.3.2 時空關系構建 190
13.3.3 空譜關系構建 190
13.3.4 時空譜角一體化融合模型 190
13.4 光學圖像與SAR圖像融合 193
13.4.1 像素級圖像融合 193
13.4.2 特征級圖像融合 194
13.4.3 決策級圖像融合 194
13.5 融合結果比較及評價 194
13.5.1 光譜保真性評價 194
13.5.2 空間結構評價 195
13.5.3 綜合評價 196
第14章 超分辨率圖像重建 197
14.1 觀測模型 199
14.2 超分辨率圖像重建算法 202
14.2.1 非均勻插值方法 202
14.2.2 頻域方法 204
14.2.3 規(guī)整化的超分辨率重建方法 205
14.2.4 凸集投影法 208
14.2.5 極大似然-凸集投影重建方法 210
14.2.6 其他超分辨率重建方法 211
14.3 超分辨率中的其他難題 212
14.3.1 考慮配準錯誤的超分辨率 212
14.3.2 盲超分辨率圖像重建 214
14.3.3 計算效率高的超分辨率算法 214
14.4 基于樣例的超分辨率重建 215
14.4.1 局部自相似性 215
14.4.2 非二進制濾波器 216
14.4.3 濾波器設計 217
14.5 基于卷積神經網絡的超分辨率重建 218
14.5.1 基于SRCNN的超分辨率重建 220
14.5.2 基于SRGAN的超分辨率重建 223
14.5.3 遙感圖像SR模型 225
第四篇 遙感圖像質量提升應用
第15章 定量遙感數據產品質量提升 234
15.1 地表溫度產品質量提升 234
15.1.1 地表溫度產品概述 234
15.1.2 地表溫度產品重建 236
15.1.3 地表溫度產品時空分辨率提升 237
15.2 植被指數產品質量提升 238
15.2.1 NDVI數據產品概述 238
15.2.2 NDVI時間序列數據產品重建方法 240
15.3 土壤水分產品質量提升 241
15.3.1 土壤水分產品概述 241
15.3.2 土壤水分產品降尺度方法 243
15.4 大氣臭氧產品質量提升 244
15.4.1 大氣臭氧產品概述 244
15.4.2 大氣臭氧產品缺失信息重建方法 245
15.5 積雪產品質量提升 246
15.5.1 積雪產品概述 246
15.5.2 積雪產品去云方法 247
第16章 戰(zhàn)場環(huán)境信息應用 250
16.1 全球DEM產品生成 250
16.1.1 DEM產品概述 250
16.1.2 全球無縫DEM產品融合技術 251
16.2 大視場多鏡頭成像拼接 253
16.2.1 圖像色彩一致性處理方法 253
16.2.2 接縫線查找與消除方法 254
16.3 遠距離斜視圖像復合降質復原 256
16.3.1 基于正則化變分的復合降質圖像復原方法 256
16.3.2 基于深度學習的復合降質圖像復原方法 257
16.4 弱小目標檢測 257
16.4.1 弱小目標檢測概述 257
16.4.2 弱小目標檢測方法 258
16.5 軍事圖像篡改檢測 260
16.5.1 軍事圖像篡改概述 260
16.5.2 圖像篡改檢測方法 261
參考文獻 263