光学遥感图像的超分辨率处理技术综述

张震洲 高昆* 李维 王俊伟 陈卓一 吴穹 苏云

光学遥感图像的超分辨率处理技术综述

张震洲1高昆1*李维2王俊伟1陈卓一3吴穹1苏云2

（1 北京理工大学光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081）（2 北京空间机电研究所，北京 100094）（3 中国空间技术研究院总体部，北京 100094）

光电成像系统探测器的欠采样效应、光学系统的衍射极限等诸多降晰因素影响着光学对地观测系统的分辨力。超分辨率处理技术利用信号处理的手段重建成像系统截止频率之外的信息，可以在不改变硬件设备的前提下，获得高于成像系统分辨率的图像，对于光学遥感器的设计和应用有着重要意义。文章结合了光学遥感图像退化模型和图像超分辨率处理的技术实施途径，按照基于图像重建的方法，基于学习的方法和重建与学习混合的方法进行了分类综述，对比了各种主要算法的基本特点，并对未来的发展方向进行了展望。

遥感图像 退化模型 超分辨率处理方法 评价指标 航天遥感

0 引言

自1972年第一颗地球观测卫星——陆地卫星（Landsat-1）被美国国家航空和航天局（NASA）发射升空起，对地观测技术在军事侦察，环境监测，地图绘制，全球变化分析等方面发挥着重要作用。当下，高分辨对地观测已经成为各航天大国空间技术竞争的热点，如美国“锁眼”（Keyhole，KH）系列间谍卫星，其KH-12的地面分辨率达0.1m，瞬时幅宽达40~50km[1]。然而，传输型卫星受限于成像传感器的欠采样效应与成像链路中诸多退化因素，通过在硬件水平上减小像元尺寸、改进采样模式、降低轨道高度、增大光学系统焦距等方法来提升分辨率的成本和风险都相当大[2]，因此，如何在不改变硬件的前提下获得高分辨率图像，对于遥感器的设计和应用意义重大。……