基于多星组网的在轨遥感图像超分重建方法、装置及介质与流程

本申请涉及航天摄影测量，尤其涉及一种基于多星组网的在轨遥感图像超分重建方法、装置及介质。

背景技术：

1、卫星星座建设是国家战略科技的重要组成部分，强有力地推动了空间科学、空间技术和空间应用的全面发展。通过天基卫星一星多用、多星组网，可以实现天地网络的多网融合和通导遥一体的信息服务，打破传统空间信息服务模式一星一用的局限性，但同时这也对组成星座的各重要部分，如卫星通信、导航、遥感等相关领域提出了更高的要求。

2、通遥复用、光学系统互补、高中低轨卫星组网的星座建设模式能够有效提升天基信息的实时服务能力。遥感卫星作为众多基础地理信息数据的供应者，会根据卫星职能和硬件要求搭载不同的光学系统载荷，而光学载荷是制约其成像空间分辨率的重要因素，遥感图像的空间分辨率代表了对地面信息的分辨能力，空间分辨率越高，细节分辨能力越强。

3、但由于光学系统的硬件限制，从硬件角度提升成像分辨率的成本相当巨大，因此现有技术逐步尝试从软件角度提升图像的空间分辨能力，即图像的超分重建。但传统的超分重建方法起源于对自然图像的研究，并且依赖于地面大量数据集和高性能服务器的训练，限制了其在多星组网在轨超分的能力，导致基于多星组网的在轨遥感图像的超分重建难以实现。

技术实现思路

1、本申请的主要目的是提供一种基于多星组网的在轨遥感图像超分重建方法、装置及介质，旨在解决现有技术中基于多星组网的在轨遥感图像超分重建实现困难的问题。

2、为实现上述目的，本申请的实施例采用的技术方案如下：

3、第一方面，本申请实施例提供一种基于多星组网的在轨遥感图像超分重建方法，应用于多星组网系统，多星组网系统包括卫星星链的若干在轨卫星，其中，若干在轨卫星中包括一个主星和至少一个副星，主星为在轨卫星中搭载最高成像分辨率相机的卫星，重建方法包括以下步骤：

4、获取副星搭载的相机采集的遥感图像；其中，遥感图像包括第二全色图像和多光谱图像；

5、将第二全色图像输入超分模型，获得超分图像；其中，超分模型的训练数据包括主星搭载的相机采集的第一全色图像以及第一全色图像对应的模糊图像，模糊图像的分辨率尺度与副星搭载的相机的分辨率尺度相同；

6、将超分图像和多光谱图像进行融合，重建遥感图像以获得超分辨率多光谱图像。

7、在第一方面的一种可能实现方式中，将第二全色图像输入超分模型，获得超分图像之前，方法还包括：

8、获取第一全色图像以及第一全色图像对应的模糊图像；

9、将第一全色图像和模糊图像输入生成对抗网络进行训练，获得超分模型。

10、在第一方面的一种可能实现方式中，获取第一全色图像以及第一全色图像对应的模糊图像之前，方法还包括：

11、根据主星搭载的相机的调制传递函数曲线，构造低通滤波器；

12、根据低通滤波器对第一全色图像进行多尺度模糊，获得第一全色图像对应的模糊图像。

13、在第一方面的一种可能实现方式中，根据主星搭载的相机的调制传递函数曲线，构造低通滤波器之前，方法还包括：

14、根据副星搭载的相机相对主星的采样频率以及主星搭载的相机的调制传递函数值，获得主星搭载的相机的调制传递函数曲线。

15、在第一方面的一种可能实现方式中，根据副星搭载的相机相对主星的采样频率以及主星搭载的相机的调制传递函数值，获得主星搭载的相机的调制传递函数曲线之前，方法还包括：

16、根据副星搭载的相机的成像分辨率与主星搭载的相机的成像分辨率的关系，确定副星搭载的相机相对主星的采样频率。

17、在第一方面的一种可能实现方式中，根据副星搭载的相机相对主星的采样频率以及主星搭载的相机的调制传递函数值，获得主星搭载的相机的调制传递函数曲线之前，方法还包括：

18、对主星拍摄辐射定标靶场目标获得的成像数据进行在轨预处理，获得第一全色图像；

19、定位并裁剪第一全色图像中的靶场区域，获得刃边图像；

20、根据刃边法求解刃边图像，获得主星搭载的相机的调制传递函数值。

21、在第一方面的一种可能实现方式中，获取第一全色图像以及第一全色图像对应的模糊图像之后，方法还包括：

22、对第一全色图像以及第一全色图像对应的模糊图像进行裁剪，获得尺寸相同的第三全色图像以及第三全色图像对应的模糊图像；

23、将第一全色图像和模糊图像输入生成对抗网络进行训练，获得超分模型，包括：

24、将第三全色图像和第三全色图像对应的模糊图像输入生成对抗网络进行训练，获得超分模型。

25、在第一方面的一种可能实现方式中，将超分图像和多光谱图像进行融合，重建遥感图像以获得超分辨率多光谱图像，包括：

26、基于加性注入模型的融合方法，将超分图像和多光谱图像进行融合，重建遥感图像以获得超分辨率多光谱图像。

27、第二方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，储存有计算机程序，计算机程序被处理器加载执行时，实现如上述第一方面中任一项提供的基于多星组网的在轨遥感图像超分重建方法。

28、第三方面，本申请实施例提供一种基于多星组网的在轨遥感图像超分重建装置，包括处理器及存储器，其中，

29、存储器用于存储计算机程序；

30、处理器用于加载执行计算机程序，以使基于多星组网的在轨遥感图像超分重建装置执行如上述第一方面中任一项提供的基于多星组网的在轨遥感图像超分重建方法。

31、与现有技术相比，本申请的有益效果是：

32、本申请实施例提出的一种基于多星组网的在轨遥感图像超分重建方法、装置及介质，该方法包括：获取副星搭载的相机采集的遥感图像；其中，遥感图像包括第二全色图像和多光谱图像；将第二全色图像输入超分模型，获得超分图像；其中，超分模型的训练数据包括主星搭载的相机采集的第一全色图像以及第一全色图像对应的模糊图像，模糊图像的分辨率尺度与副星搭载的相机的分辨率尺度相同；将超分图像和多光谱图像进行融合，重建遥感图像以获得超分辨率多光谱图像。本申请的方法通过超分模型实现对全色图像的超分，由于超分模型的训练数据包括了主星搭载相机采集的全色图像以及其对应的模糊图像，在模糊图像的分辨率尺度与副星搭载的相机分辨率尺度相同的情况下，使得超分模型能够实现高分辨率图像在特定尺度下的图像模糊，以与副星搭载的相机获取的图像一致，由此可实现在轨超分，应用时将在轨副星搭载的相机采集的遥感图像分解为全色图像和多光谱图像之后，就能够利用超分模型单独对全色图像进行处理，得到分辨率更高的全色图像，进而使其与原多光谱图像进行融合，重建得到空间分辨率更高的多光谱图像，使得多星组网下在轨遥感图像的超分重建得以实现。

技术特征：

1.一种基于多星组网的在轨遥感图像超分重建方法，其特征在于，应用于多星组网系统，所述多星组网系统包括卫星星链的若干在轨卫星，其中，多个所述在轨卫星中包括一个主星和至少一个副星，所述主星为所述在轨卫星中搭载最高成像分辨率相机的卫星，所述重建方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于多星组网的在轨遥感图像超分重建方法，其特征在于，所述将所述第二全色图像输入超分模型，获得超分图像之前，所述方法还包括：

3.根据权利要求2所述的基于多星组网的在轨遥感图像超分重建方法，其特征在于，所述获取所述第一全色图像以及所述第一全色图像对应的所述模糊图像之前，所述方法还包括：

4.根据权利要求3所述的基于多星组网的在轨遥感图像超分重建方法，其特征在于，所述根据所述主星搭载的相机的调制传递函数曲线，构造低通滤波器之前，所述方法还包括：

5.根据权利要求4所述的基于多星组网的在轨遥感图像超分重建方法，其特征在于，所述根据所述副星搭载的相机相对所述主星的采样频率以及所述主星搭载的相机的调制传递函数值，获得所述主星搭载的相机的调制传递函数曲线之前，所述方法还包括：

6.根据权利要求4所述的基于多星组网的在轨遥感图像超分重建方法，其特征在于，所述根据所述副星搭载的相机相对所述主星的采样频率以及所述主星搭载的相机的调制传递函数值，获得所述主星搭载的相机的调制传递函数曲线之前，所述方法还包括：

7.根据权利要求2所述的基于多星组网的在轨遥感图像超分重建方法，其特征在于，所述获取所述第一全色图像以及所述第一全色图像对应的所述模糊图像之后，所述方法还包括：

8.根据权利要求1所述的基于多星组网的在轨遥感图像超分重建方法，其特征在于，所述将所述超分图像和所述多光谱图像进行融合，重建所述遥感图像以获得超分辨率多光谱图像，包括：

9.一种计算机可读存储介质，储存有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器加载执行时，实现如权利要求1-8中任一项所述的基于多星组网的在轨遥感图像超分重建方法。

10.一种基于多星组网的在轨遥感图像超分重建装置，其特征在于，包括处理器及存储器，其中，

技术总结本申请公开基于多星组网的在轨遥感图像超分重建方法、装置及介质，涉及航天摄影测量技术领域，通过超分模型实现对全色图像的超分，由于超分模型的训练数据包括主星搭载相机采集的全色图像以及其对应的模糊图像，在模糊图像的分辨率尺度与副星搭载的相机分辨率尺度相同的情况下，使超分模型能实现高分辨率图像在特定尺度下的图像模糊，以与副星搭载的相机获取的图像一致，实现在轨超分，将在轨副星搭载的相机采集的遥感图像中的全色图像输入超分模型，利用超分模型单独对全色图像进行处理，得到分辨率更高的全色图像，进而使其与原多光谱图像进行融合，重建得到空间分辨率更高的多光谱图像，实现多星组网下在轨遥感图像的超分重建。技术研发人员：程玉芳,郭诗韵,郭涛,王磊,陆川受保护的技术使用者：成都国星宇航科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29