视频卫星下视推扫动态信息普查模式研究

视频卫星能够对地获取高时间分辨率序列面阵影像.卫星视频记录相机、地表静止物体、运动物体间的相对运动关系.目前视频卫星以凝视成像为主要应用模式,现提出了视频卫星垂直下视面阵推扫成像模式实现广域地表动态信息普查能力.通过时间序列影像成像原理,推导出视频卫星垂直下视推扫成像的投影关系,从视频卫星几何分辨率、地物连续成像能力、慢速动态特征成像能力等方面分析视频卫星的动态信息普查能力.垂直下视面阵推扫成像模式是视频凝视成像模式的补充,扩展了视频卫星的用途,为凝视区域提供位置预判.     

一种基于物方几何约束的线阵推扫式影像坐标反投影计算的快速算法

根据物点坐标计算其对应的像点坐标即坐标反投影计算,是线阵推扫式影像处理的基础.由于线阵推扫式影像多中心成像的特点,必须通过迭代计算物点在成像时刻对应的扫描行,然后再精确计算物点对应的像点坐标,因此,坐标反投影计算的效率直接影响线阵推扫式影像的处理效率.本文提出一种基于物方几何约束的线阵推扫式影像坐标反投影计算的快速算法.该算法采用了一种高效的基于物方投影几何约束的最佳扫描线搜索策略,基于线阵推扫式影像特有的摄影几何约束,将传统的基于CCD探元焦平面坐标约束的像方迭代搜索过程,转化为基于各扫描行中心投影面约束关系的物方简单几何计算的搜索过程,从而有效地避免了传统像方搜索策略中基于严密传感器数学模型的繁琐计算,有效减少了最佳扫描线搜索的计算量.通过对机载和星载推扫式影像数据的实验,验证了该算法的可行性、精确性和高效性.     

WorldView-2核线影像立体测图研究

卫星遥感影像大多是线阵推扫式成像模型,且分辨率越米越高,研究遥感影像数字测图具有重要现实意义.线阵推丰J式成像方式与传统框幅式摄影测量小同,线阵CCD的每一扫描行都具有独市的外方位元素,这使得高分辨率遥感影像的核线模型不再是一直线,而是类似于双曲线的形状.比较框幅式摄影测量与推扫式成像核线模型之间的差异,在具有约束条件的情况下,线阵遥感影像的匹配方法仍可在接近一维的形式下进行,加快影像处理的速度.     

高分辨率卫星影像几何精度真实性检验方法

以日本ALOS卫星为例,分析了线阵推扫式卫星影像成像特征,从理论上阐述利用严密成像几何模型建立卫星影像像点与物点之间的成像几何关系,并利用光束法区域网平差技术对影像几何精度进行真实性检验的方法。在实验部分,基于中国嵩山遥感几何定标场的参考数据,对ALOS卫星影像的几何精度进行了验证,获取了它的有控和无控的定位精度,并用解算的外方位元素建立立体模型,检测不同地形生成DEM精度。     

利用线阵卫星立体像对的平行特性生成核线影像

针对线阵推扫卫星影像的核线特点,研究了基于平行特征的核线影像生成方法。首先将影像分块并利用有理函数模型和投影轨迹法计算核线对,在分析核线斜率及直线拟合误差的基础上研究核线的平行特征,平行性好时旋转核线倾斜角相同的角度生成核线影像,最后以同名点上下视差为标准评价方法的可行性。试验结果表明,基于平行特性直接旋转一定角度的核线影像生成方法虽不具备普遍适用性,但对WorldView-2卫星4波段多光谱和全色等特定影像是可行的。     

集成影像与LiDAR数据重建三维建筑物模型研究

SPOT-5 HRS/HRG影像是我国西部1:5万地形图空白区测图工程的主要数据源,西部1:5万测图工程也是国内首次大规模使用高分辨率卫星影像进行地形图测绘的重大项目.针对SPOT-5卫星影像为CCD线阵推扫成像的特点,提出和研发了一套基于通用成像模型,即有理多项式模型(RFM)的稀少控制的卫星影像区域网平差算法.为综合评价提出的区域网平差方法的性能,同测绘生产单位合作,选择多个实验区或作业区进行了较为充分的试验,试验表明,对于覆盖大范围区域的SPOT-5 HRS立体影像,仅用少量地面控制点即可满足我国1:5万地形图测绘的要求.     

一种TDI CCD推扫影像的坐标反变换方法

坐标反变换即根据已知的物方坐标求其像方坐标的过程,是线阵推扫式影像几何处理的重要计算环节。对于时间延迟积分电荷耦合器件(time delay integration charge coupled devices,TDI CCD)推扫影像,由于行积分时间跳变,若直接基于共线方程模型进行坐标反变换计算,不仅迭代次数多,在某些情况下还会出现不收敛的情况;利用有理多项式模型等通用成像几何模型替代其共线方程模型时,又存在拟合精度不高难以满足实际要求的问题。对此,本文提出了一种基于虚拟扫描行的TDI CCD推扫影像坐标反变换方法,巧妙地解决了TDI CCD推扫影像坐标反变换的效率和精度问题,利用国产资源卫星进行实验验证了此方法的正确性和可行性。     

线阵推扫影像的核线模型研究

通过对线阵CCD推扫式影像和框幅式中心投影影像的核线理论的对比研究，建立了线阵CCD推扫式影像的核线理论，并探讨了它的基本特性，从而为核线在线阵CCD推扫式影像中的应用提供了理论基础。     

缺少控制点的卫星遥感对地目标定位

从单线阵推扫式传感器的成像机理出发，利用6个卫星轨道开普勒参数和3个传感器姿态角建立了推扫式卫星遥感影像坐标与其地面点在地心坐标系下的坐标关系式，即构像方程。按照所建立的构像方程，对某地区一景SPOT-5影像进行对地目标定位，获得了实地上83．392m的平面精度；利用单个地面控制点对卫星轨道开普勒参数和传感器姿态实施调整后，目标定位精度提高到14．217m。试验证实，所建立的构像方程是正确的,在卫星遥感对地目标定位中有较好的应用前景。     

高分辨率卫星遥感立体影像处理模型与算法

基于高分辨率遥感影像的空间信息处理技术是当前数字摄影测量、地理信息系统及其相关学科的重点研究领域。本文主要针对高分辨率卫星遥感影像中的线阵CCD推扫式立体影像 ,从传感器几何模型、影像核线模型、影像匹配方面进行了理论和应用技术的系统研究 ,初步建立了线阵CCD推扫式遥感影像摄影测量处理的技术基础 ,并探讨了高分辨率遥感影像上规则地物的快速提取技术。本文的研究主要体现在以下几个方面。1 .针对高分辨率遥感卫星影像长焦距、窄视场角的特点 ,鉴于传统的严格传感器模型由于定向参数相关而引起不稳定性的缺点 ,从平行投影的…     

基于RFM的高分辨率卫星影像三维重建方法

随着高分辨率卫星遥感成像技术的快速发展,基于卫星影像的三维重建技术研究已成为当前国内外研究的热点,但由于种种因素的制约,实现自动化、高精度的三维重建仍然存在很大困难.鉴于此,提出一种基于同源高分辨率卫星影像的三维信息提取方法,其步骤包括利用影像匹配技术获取同名点,通过影像同名点解算像对间几何转换模型,最终基于有理函数模型获取地物点的三维坐标.结果表明,利用文中方法可以实现影像的三维重建,精度上能够满足一定的生产需求.     

Fusion of multispectral and panchromatic Satellite images using the curvelet transform

A useful technique in various applications of remote sensing involves the fusion of different types of satellite images, namely multispectral (MS) satellite images with a high spectral and low spatial resolution and panchromatic (Pan) satellite image with a low spectral and high spatial resolution. Recent studies show that wavelet-based image fusion provides high-quality spectral content in fused images. However, the results of most wavelet-based methods of image fusion have a spatial resolution that is less than that obtained via the Brovey, intensity-hue-saturation, and principal components analysis methods of image fusion. We introduce an improved method of image fusion which is based on the amelioration de la resolution spatiale par injection de structures (ARSIS) concept using the curvelet transform, because the curvelet transform represents edges better than wavelets. Because edges are fundamental in image representation, enhancing the edges is an effective means of enhancing spatial resolution. Curvelet-based image fusion has been used to merge a Landsat Enhanced Thematic Mapper Plus Pan and MS image. The proposed method simultaneously provides richer information in the spatial and spectral domains.     

分布式空间数据库在海量卫星影像管理中的应用

针对现有影像存储方法在海量卫星影像存储中性能不足的问题,分析了现有卫星影像数据存储方法的特点,提出了基于分布式空间数据库管理影像元数据的改进方法。该方法采用文件系统存储影像非结构化的实体数据,影像的空间信息及元数据存储在分布式空间数据库中,实现了海量卫星影像数据的高性能存储,并开展了资源三号卫星影像数据管理试验。试验表明该方法在海量卫星影像数据查询性能方面有显著提高,适用于海量卫星影像数据存储。     

基于小波纹理信息的星载SAR图像与TM图像的数据融合

遥感图像的数据融合是当前遥感界研究的热点问题之一。论述利用小波变换提取合成孔径雷达（SAR）图像的多尺度纹理信息，基于小波纹理信息将SAR图像与TM图像进行融合。选取徐州市南郊风景区的Radarsat卫星SAR图像和TM图像进行试验研究，并与颜色变换法融合图像进行对比分析，结果表明，无论是目视解译还是定量分析，该融合方法与颜色变换法相比，将获得更理想的高空间分辨率多光谱的融合图像。     

复杂地形景区三维导览图的设计与实现

为满足复杂地形景区对三维地图导览的需求,构建更为清晰的三维地图模型,提供良好的三维导览地图设计方案显得尤为重要。为了更好地与卫星影像进行贴合,DEM数据的采样密度要与卫星影像的分辨率一致。本文通过对比当下常用的四种空间插值方法的适用范围与运用特点,设置相关阈值及权重,直观比较了四种插值方法产生的插值结果,选择更适合复杂景区DEM插值的插值方法并对其进行精度提升,以此得到符合精度要求的DEM数据。最后利用相应地区的卫星影像进行地图投影及影像贴图,两种数据结合构建复杂景区的三维地图模型,给游客带来更为精确直观的定位信息和空间要素信息。     

海啸地区遥感图像空间分辨率定量评价研究

图像空间分辨率是图像质量评价的一项关键性指标,也是图像应用中举足轻重的一个参数。由于图像的成像方式不同,同一幅图不同方向的空间分辨率是变化的。由于影响图像空间分辨率的因素非常复杂,所以迄今为止尚无统一、有效的定量评价图像空间分辨率的理论和方法。该文基于熵理论和图像信息的特点,提出了变率信息熵的概念和算法,并进行了相关的特性分析。经过对模拟生成的条形码靶标图像和2004年印尼海啸地区的DMC等卫星遥感图像的处理和实验,验证了此方法可以客观、定量地评价一幅图像在水平和竖直方向的空间分辨率,实验结果证明了算法的有效性。     

面向星载CMOS相机的超时相工作方式研究

随着星载面阵CMOS探测器的广泛使用,使得获取超时相数据成为可能,这为新型对地遥感工作模式带来新的发展机遇。本文不再局限于采用单一技术解决单一技术指标的传统解决问题的方式,系统性地提出一种面向星载面阵CMOS相机的新型成像方式,利用面阵CMOS相机连续快速曝光在极短的时间内获取同一观测区域的超时相序列数据,通过图像重建的方式,实现一揽子的图像质量提升,即同时实现虚拟数字时间延迟积分TDI（Time Delay Integration）、调制传输函数MTF（Modulation Transfer Function）补偿和空间分辨率GSD（Ground Sampling Distance）提升。这种新型成像方式的优点是,可以改善星载光学相机是探测器受限系统的窘境,进而在不改变光学系统的情况下,通过求解一个病态方程,实现对地遥感图像空间分辨率与成像质量的综合提升。基于实验室的靶标仿真实验数据、基于低轨光学遥感卫星OVS-1A、吉林一号视频03卫星和高分四号卫星的真实数据实验结果表明,无论是信噪比,图像清晰度还是空间分辨率都有明显提升。这种新型成像方式已被中国后续某地球同步轨道光学成像卫星所采用,可以预见的是,这种成像方式不仅可以使得在轨卫星发布更高分辨率与更好图像质量的产品,盘活在轨卫星的探测资源;在实现同样空间分辨率与图像质量的前提下,可以有效降低光学相机载荷的体积与重量,进而可以有效降低未来光学卫星的研制成本。     

一种离焦模糊遥感图像盲复原方法

由于发射过程中的超重和复杂的工作环境,遥感卫星的光学系统常发生像面离焦,直接影响了成像质量,降低了图像的空间分辨率。本文提出了一种大尺寸离焦模糊遥感图像的盲复原方法,用于提高这种图像的分辨率。该方法采用微分自相关法估计离焦半径,采用适用于大尺寸图像复原的连续Hopfield神经网络次优算法实现复原,结合能保留图像细节信息的调和模型,能较好地提高大尺寸离焦遥感图像的清晰度。仿真结果证实了方法的有效性。     

利用区域辐射特性优化获取光学遥感数据

通过分析成像过程及其影响因素,提出了对成像积分时间进行控制的优化成像方法。首先建立成像参数模型,探讨了模型参数计算、成像过程中模型参数的选择,分析了图像后处理问题,并利用北京一号小卫星进行了遥感数据优化获取实验。实验结果表明,根据地物特性进行成像参数优化后获取的图像具有更宽的动态范围和更高的辐射分辨率,信息量和信噪比也大幅增强。     

空基下视时序影像瞬时成像模型研究

物方空间的物体随着时间的推移进行着绝对运动,运动导致了相对位置的变化,时间序列影像记录了物方三维空间的动态变化。本文基于下视时间序列影像的动态特性,在共线方程中引入时间元素,提出了空基下视时间序列影像瞬时成像模型,描述了动态“物像”间的瞬时投影关系;针对地表不同类型动态物体,构建了“由像到物”的应用模型,实现了从像方动态特征计算地表物体特征的目的。通过仿真和真实航空下视序列影像的试验与分析,验证了序列影像瞬时成像模型能够定量计算像地动态特征。