改变采样模式的遥感图像提高分辨率的方法,可以不受硬件升级缓慢的限制,在一定程度上提高分辨率。斜模式采样(文中简称斜采样)是改变采样模式的一种,与高模式和超模式采样相比,避免了亚像元位移精度难的问题,只需一个线阵便可实现。(1)通过分析斜采样的采样网格和香农采样定理,得出了斜采样混叠的成因及本质,引入满足香农采样定理的频域补偿方法——最佳倒易晶胞,为倒易晶胞的方法应用于实际斜采样图像的去混叠奠定了基础,为斜采样去混叠提供了一种行之有效的方法。(2)深入研究了斜采样倾斜角度与有效分辨率和混叠的关系。以斜采样理论和混叠的成因为基础,设计了度量斜采样混叠程度的指标——混叠指数(AI),并计算了斜采样倾斜角度为1—89°范围内(每隔1°)和常规采样的混叠指数,得出斜采样比常规采样混叠小的角度:当采样间距等于探元尺寸时,斜采样比常规采样的AI小的角度在57°—89°;当采样间距小于探元尺寸时,斜采样比常规采样的AI小的角度在1°—58°,79°—89°之间;当采样间距大于探元尺寸且在致混叠的采样间距之间,常规采样的混叠小于所有倾斜角度下的斜采样,此时要考虑斜采样混叠是否会影响成像质量,否则得不偿失。把空间有效分辨率作为衡量分辨率的标准,计算1—89°范围内(每隔1°)和常规采样的空间有效分辨率,经过对比得出:当采样间距等于探元尺寸时,斜采样比常规采样分辨率高的角度分布在58°—87°之间;当采样间距小于探元尺寸时,斜采样的空间有效比常规采样高的角度范围是1—58°和79—89°;当采样间距大于探元尺寸时,所有倾斜角度斜采样图像的空间有效分辨率均比常规采样低。研究混叠与分辨率之间的关系,得出:当采样间距等于探元尺寸时,混叠与空间有效分辨率的关系(混叠为自变量,空间有效分辨率为因变量)为y=0.0749x40.593;当采样间距小于探元尺寸时,它们的关系为y= 0.0098x2.4463;当采样间距以大于探元尺寸,小于非混叠的间距采样时,它们的关系为y=0.3652x2-0.6083x+ 0.2594。虽然不同采样间距下采样间距不同,分辨率与混叠关系的表达形式不尽相同,但是均表明在混叠增大到一定程度时,对分辨率的影响是逐渐增大的。(3)针对不能确定斜采样的倾斜角度,与后期纠正处理带来的锯齿、再混叠等效应,选定特定采样角度—27°,使采集的图像能够保持几何特性。设计实验采集27°倾斜线阵的遥感图像的采集,并结合倒易晶胞的方法复原图像。MTF评价分辨率证明,27°斜采样图像结合最佳倒易晶胞的复原方法复原的图像较常规采样图像的分辨率提高2倍以上。(4)为了解决复原的不适定性,研究图像的成像模型,估算系统的降晰模型(二维MTF)。对于实际采集的遥感图像自制刃边,使用刀刃法估算一维MTF,并经过跨轨和沿轨方向一维MTF拟合生成二维MTF矩阵作为系统的降晰模型。将降晰模型与频域的最佳倒易晶胞的复原方法与修正反转滤波法、维纳滤波复原法和TV复原方法相结合,比较了它们的复原效果,通过对清晰度、细节信息、整体空间活跃度、信息量、信噪比及图像分辨率等方面的评价,得出基于估计降晰模型与最佳倒易晶胞相结合的维纳复原方法在图像细节、清晰度、信息量和分辨率方面更具优势。(5)针对复原过程中噪声的改变或噪声较大的问题,分析图像噪声模型,简述不同类型噪声的去除方法。对于较大的高斯噪声,使用基于小波域的context模型与尺度空间相结合的自适应方法去除。最后,对含有较大高斯噪声的27°斜采样图像进行复原,并明确去噪、去混叠、去模糊的顺序,以获得更好的复原效果。通过评价体系评价复原图像证明本文方法取得了较好的复原效果。