CCD 几何偏差模型的多波段遥感影像配准

多波段光学遥感影像配准是遥感卫星地面预处理中的关键环节,其精度决定了遥感数据产品的质量.一般使用波段间图像灰度相关匹配来实现多波段影像的配准.然而,该类方法的配准精度受地物特征影响较大,海面、港口、沙漠等地物特征不明显存在影像无法配准的现象.本文以北京一号(BJ-1) 小卫星多光谱影像的波段配准为研究对象,建立多波段线阵CCD 各探元在CCD 扫描方向和卫星飞行方向的几何偏差模型,来计算多波段影像间同名像元在图像行和列方向上的位置偏差,进而拟合出一个固定的波段配准模型来实现多波段影像的亚像元配准.该方法已应用于BJ-1 和DMC_UK2 小卫星多光谱影像的地面预处理波段配准中,配准误差小于0.5 像元,具有良好的应用效果.     

利用局部自相似的多光谱遥感图像自动配准

为解决多光谱遥感图像间非线性灰度差异造成的配准困难问题,提出了一种基于局部自相似的自动配准方法。该方法首先引入局部自相似(local self-similarity, LSS)特征,并在对数极坐标系下建立反映图像内在几何布局和形状属性的特征描述子。之后结合LSS和归一化相关系数构建一种形状相似性测度,并通过模板匹配的策略实现图像的配准。试验结果表明,该方法能够较好地抵抗图像间的非线性灰度差异,并获得了可靠的配准精度,而且相比于传统方法,在顾及计算效率的同时获得了更高的匹配正确率。     

北京一号小卫星多光谱图像波段配准和图像变形评价

北京一号小卫星是中国和英国联合研制的一颗实用型、对地观测微小卫星，星上携带中分辨率32m多光谱（近红外、红和绿波段）和4m全色两种有效载荷。为了提高多光谱图像的宽度和时间分辨率，北京一号小卫星的每个多光谱波段都是由两个相机独立成像然后拼接而成。由于这种成像方式很难保证6个相机的主光轴平行，导致图像配准精度较低。针对北京一号小卫星的这种成像特点，本文在图像灰度交叉相关匹配的基础上，发展了一种高精度波段配准算法来评价北京一号小卫星的波段配准精度，并在波段配准的基础上，评价北京一号小卫星多光谱图像的变形一致性。     

资源三号测绘卫星传感器校正产品几何模型

资源三号测绘卫星为了获取较大的幅宽和较高的空间分辨率,其三线阵相机和多光谱相机采用了多片CCD拼接成像的方式获取地面影像。如直接提供分片的CCD影像产品,用户难以使用。传感器校正产品解决了CCD影像拼接的问题,拼接后的影像不仅视觉无缝,同时几何无缝。该产品同时解决了多光谱波段间配准的问题,且生产过程中引入的投影差误差和交会误差可以忽略不计。该产品消除了大部分畸变,故拥有极高的RFM替代严密成像几何模型精度。本文利用安平和登封地区的三线阵数据进行验证,试验区三线阵传感器校正产品RFM替代精度优于1%像元,无地面控制点立体定位精度优于15 m,带控制点平面误差在3 m以内,高程误差在2 m之内,且三线阵平差平面定位精度要优于两线阵。     

X波段和全极化P波段SAR图像配准方法研究

利用多波段SAR数据进行遥感应用,首先需要将不同波段SAR图像数据进行配准。不同波段电磁波与地物散射机理不同,导致同一地物在不同波段SAR图像上的表征不同,难以直接配准。将全极化P波段数据进行极化分解,利用SIFT算子提取X波段与P波段α分量的局部特征,实现配准,并给出初步的匹配结果。实践证明,该方法具有较好的稳定性和较高的配准精度。     

一阶高斯方向可调滤波器引导的多源卫星遥感影像配准方法

针对多源遥感影像间由于存在显著的非线性辐射差异,导致影像配准困难的问题,提出了一种由一阶高斯方向可调滤波器引导的多源影像配准方法。首先,基于影像自带的几何参考信息,计算出参考影像与待配准影像在像方空间的重叠区域,以参考影像面为基准对重叠区域进行均匀分块,通过有理函数模型和数字高程模型计算对应的待配准影像块,建立仿射变换模型对待配准影像块进行几何校正,实现局部影像间的粗配准;然后,在特征检测方面,构造了分块均匀检查策略改进的抗聚簇加速分割测试特征,获取大量分布均匀的特征点,对于特征描述,构造了一组多尺度、多方向的一阶高斯方向可调滤波器对影像卷积,通过对卷积结果进行池化以实现特征降维,得到多源一致的特征描述;最后,基于最近邻原则进行特征匹配,通过剔除误匹配得到高精度同名点对,进一步基于有理函数模型进行平差计算,校准待配准影像的有理多项式系数并对影像进行几何纠正,实现影像间的精配准。基于多组星载多源遥感影像的实验结果表明,所提方法在多时相光学数据、光学-红外数据上的配准精度优于1像素,在光学-合成孔径雷达数据上的配准精度优于1.5像素;计算效率方面,相比于现有同类方法提高1倍以上。     

利用多光谱影像检测资源三号卫星平台震颤

卫星平台震颤是影响高分辨率卫星成像质量的因素之一,会引起影像模糊和内部畸变。本文从资源三号卫星多光谱相机的成像特点和多光谱影像配准误差影响因素入手,理论推导和仿真分析了卫星平台震颤对配准误差的影响规律,在此基础上提出了基于多光谱影像高精度密集匹配的平台震颤检测方法和流程,最后利用不同波段、不同时间的成像数据进行试验。试验结果表明资源三号卫星在试验数据成像阶段存在约0.6Hz的平台震颤,且垂轨方向震颤幅值大于沿轨方向,同时引起波段间相同频率周期性配准误差。检测结果为进一步提高资源三号处理精度提供了可能,也为卫星平台震颤源的分析和优化卫星平台设计提供了重要参考依据。     

高分辨率遥感影像波段配准误差试验分析

高分辨率遥感影像波段间配准误差是影响影像质量及其应用精度的重要因素之一。配准误差指标要求是影像传感器研发中 的一项重要参数。为准确分析配准误差对遥感应用的影响程度，在试验研究中利用多项式模型模拟各种配准误差的图像，并从几何 精校正、目视解译、非监督分类实验及数据融合等角度分析了不同波段配准误差情况下对遥感应用的影响，提出了遥感应用中对高 空间分辨率卫星影像的波段配准指标要求。     

高分五号可见短波红外高光谱影像在轨几何定标及精度验证

高分五号可见短波红外高光谱相机(AHSI)作为一颗具有高光谱分辨率的对地观测载荷,对复杂地物具有精确的探测与分类能力,高精度的几何定标对于卫星影像应用至关重要。本文采用了基于探元指向角的几何定标模型,分步解算内外定标参数,并选取多景影像进行实验验证。结果表明:通过严格的在轨几何定标,可见短波红外高光谱影像在无控制点的条件下,平面定位精度优于60 m (2个像素),内部精度优于0.5个像素,波段配准精度优于0.3个像素。     

全景扫描图像系统几何畸变特征及其校正

在简述遥感图像的几何畸变特征的基础上,本文着重讨论了包括陆地卫星多光谱扫描图像 (Lanasat-MSS)、陆地卫星专题制图仪图像(Landesat-TM)和航空多光谱扫描图像在内的各类 全景扫描图像(panoramic scanner image)系统几何畴变的成因、大小及其变化规律,提出了定 量计算图像上任一像元处系统几何畴变量D的计算公式。 本文探讨了全景扫描图像系统几何校正的基本原则,并根据这些基本原则,用Fortran语言编 制了可直接用于校正各类全景扫描图像系统几何畸变的实用程序。 用该程序对德国南部某地的航空多光谱扫描图像实施系统几何校正的结果表明,偏离航线不 同距离各部位影像的系统几何畸变均得到合理校正,图像上由于全景扫描造成的不程度的压缩现 象均得到相应的补偿。     

小波变换保持光谱特型融合算法

对遥感图像融合Brovey变换法存在颜色失真的现象,本文提出了一种小波比值融合法,该融合法首先对高几何分辨率的全色波段进行小波变换提取其低频分量,并对其进行三次卷积法重构得到与原分辨率相同的图像,而后将低分辨率多光谱图像与全色波段图像相乘,再除以重构后的全色波段图像,便得到融合图像。并从目视评价、GVI、统计评价证实了该小波比值融合法优于Brovey变换法,该比值融合法是一种能较好地保全低分辨率多光谱图像颜色的融合方法。     

高分六号宽幅相机在轨几何定标及精度验证

高分六号宽幅相机能够实现单相机成像幅宽优于800 km,对大尺度地表观测和环境监测具有独特优势。在轨几何定标是光学遥感卫星几何处理的关键环节,直接影响影像的几何质量。本文充分考虑高分六号宽幅相机超大视场的畸变特性以及多谱段的成像特点,提出宽幅相机在轨几何定标方法,采用基于探元指向角的几何定标模型补偿宽幅相机系统误差,通过绝对定标和相对定标方法联合估计各波段的内外定标参数。利用Landsat 8影像、资源三号DSM为参考数据,对宽幅相机进行绝对定标处理,再利用ASTER GDEM为参考数据进行相对定标处理,其几何定标结果表明,高分六号宽幅影像绝对定位精度在3像素左右,内部几何精度能稳定在1像素,且波段间配准精度在0.3像素以内,表明在轨几何定标后高分六号宽幅影像几何质量得到了明显的提升。     

顾及像面畸变的卫星视频稳像

卫星视频每帧影像外方位元素数值存在差别,相邻帧影像间的同名点在像面位置不同,且由于每帧影像均存在几何畸变,经典的帧间的投影变换模型、仿射变换模型等视频稳像的配准模型不能精确描述帧间的同名点关系。针对该问题,本文提出顾及像面畸变的卫星视频稳像算法,基于仿真的卫星视频,验证了该算法的可行性和精度。     

A multi-sensor approach to creating accurate virtual environments

Creating virtual environment models often requires geometric data from range sensors as well as photometric data from CCD cameras. The model must be geometrically correct, visually realistic, and small enough in size to allow real-time rendering. We present an approach based on 3D range sensor data, multiple CCD cameras, and a colour high-resolution digital still camera. The multiple CCD cameras provide images for a photogrammetric bundle adjustment with constraints. The results of the bundle adjustments are used to register the 3D images from the range sensor in one coordinate system. The images from the high-resolution still camera provide the texture for the final model. The paper describes the system, the techniques for the registration of the 3D images, the building of the efficient geometric model, and the registration and integration of the texture with a simplified geometric model.     

资源一号02C卫星全色相机在轨几何定标方法

为提高资源一号02C卫星全色影像几何精度,首先从其严格几何成像模型出发,对成像过程中的几何误差来源及其特性进行分析,在此基础上构建资源一号02C卫星全色相机的在轨几何定标模型;然后,将待定标参数分为内外定标参数,采用分步迭代策略进行解算;最后,基于本文的定标模型及解算方法,利用嵩山定标场提供的高精度参考数据对其进行了在轨几何定标实验。实验结果表明,本文的定标模型及解算方法合理有效,能显著提高资源一号02C卫星全色影像的无控定位精度和有控定位精度;同时,内定标精度优于0.3个像元。     

资源三号多光谱影像谱段间相对内参关系标定及高精度配准

针对资源三号多光谱相机,提出利用同时获取的各谱段影像间高精度提取的同名像点建立多光谱相机各谱段对应分片CCD之间的位置模型,求解它们的相对内参关系参数,并应用此模型实现了谱段间影像的高精度谱段配准。试验结果表明该方法能够实现资源三号卫星多光谱影像优于0.3像素精度的谱段间自动配准。     

基于光流校正的复杂地形区多时相遥感影像配准

几何配准是影像后续处理的重要前提,是遥感信息处理领域研究的热点之一。复杂地形区多时相遥感影像的高精度配准一直是难以突破的难题,光流估计法通过逐像素位移增量解算为此提供了可行的解决思路,但光流法对地物变化异常敏感,经常导致计算的光流场及配准影像存在异常。为此,本文提出一种基于光流校正的复杂地形区多时相遥感影像配准方法,采用亮度和梯度双重约束获取光流场初值,在此基础上使用高斯拉普拉斯算子对异常光流进行检测,然后通过Delaunay三角形曲面插值对异常光流进行校正处理,从而得到各像素精准位移。实验表明,本文提出方法对存在地物变化的复杂地形区多时相遥感影像,可实现高保真、高精度的配准。     

顾及光谱特性的多光谱与全色影像HIS融合方法

应用CHIS(Generalized-Hue-Intensity-Saturation)变换融合多光谱影像与全色影像中存在的光谱扭曲问题,主要是由于变换后的I分量与全色影像之间差异过大.为此,本文提出了一种基于统计关系定权的I分量计算方法,从数据整体角度考虑,在不能获取I分量与多光谱影像准确函数关系情况下,通过各波段影...     

基于多片空间后方交会的4波段CCD相机检校

航空摄影测量以及无人机摄影等高空摄影作业对CCD相机的各种几何光学参数有很高的要求,参数的一个毫米或者一个像元的误差往往会导致地面数米甚至数十米的误差,因此相机参数的高精度检校是航空摄影测量数据几何处理的关键步骤.使用直接线性变换(DLT)、单片空间后方交会以及多片空间后方交会的方法对成像仪进行检校,并进行比较分析得出...     

基于少量控制点的Radarsat-2影像快速几何纠正技术研究

Radarsat-2卫星依据其搭载的GPS接收机可实现3倍中误差小于60m的精确实时定轨。由此本文提出依据其影像元数据信息实现快速几何纠正的方法,该方法利用少量的几个控制点来消除Radarsat-2影像与待纠正参考系间的系统误差。从而实现Radarsat-2影像的快速几何纠正。本文并依据SAR斜距成像原理的纠正公式和实地采集的GPS数据,验证了元数据中所提供RPF模型的内部精度和外部符合精度。通过实验验证了本快速纠正技术可以获得中误差小于2个像素的平面几何纠正精度。