欧比特高光谱波段之间配准

欧比特高光谱卫星使用滤光片成像模式，不同波段的成像时间是不同的。因此在地表存在高程变化的情况下，不同波段的成像结果之间会存在位移（主要是纵向）。这样在一些细小纹理的区域可以明显看到波段组合上的红眼皮现象。

这个问题影响了图像产品的实质分辨率。图像上各波段同一个位置像元对应地表不同的位置，这样标称为10米的高光谱可能实际上只能当成20米用，在20米的尺度上才能认为同一像素对应近似同一块地物。这对于对于细小地物（比如山区的道路）的影响尤其严重。波段之间的精细化配准是提高欧比特高光谱数据质量的重要步骤。

解决这个问题，可以通过两个路径：一是采用严格的成像模型，将各波段准确的成像时间、瞬时的成像参数、以及地形信息引入，其实质与将每个波段独立做正射校正差别不大；二是纹理相似性比对，追踪梯度场的变化，实现图像对图像的直接非线性配准。

我们设计的像素刻刀软件（PixelKnife）实现了第二种方法，它可以逐个波段修复这样的偏差。我们以32个波段中间部分(波段15~19）为基准调整其他波段的位置，可以将平均误差降低到0.1像素以下。

举例说明处理结果

HEM1_20220116234418_0007_L1B_CMOS1

▲ 动图比较，山区的道路的红颜皮现象最明显

▲ 上面为10米未配准的原图，下面为10米高精度配准结果

目前这个处理一景（5000x5000x32波段），大概需要60分钟，未来有进一步优化的空间。

下面再通过高光谱数据集的超分辨率，增加分辨率一倍到5米

▲ 上面为10米未配准的原图，下面为5米超分结果

样本数据下载

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数据说明

欧比特高光谱超分案例

源数据
HEM1_20220116234418_0007_L1B_CMOS1

处理结果（ENVI格式，最大值从1024放大到65536）
src.envi 原数据集
reg.envi 配准后的结果，10米分辨率
reg_5m.envi 超分后的结果，5米分辨率

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陈甫 副研究员 中国科学院空天信息创新研究院 chenfu@aircas.ac.cn 13811147935