DDA算法在地表面积计算中的应用研究

现有的几种地表面积计算方法复杂,或欠缺考虑,或不便于在工程应用中使用。在实际应用的基础上,提出一种思路简单的地表面积计算新方法及步骤,该方法将栅格数据分成完整栅格和非完整栅格两部分。针对完整栅格,给出单元栅格划分方法及单元栅格地表面积计算理论;针对非完整栅格,详细介绍通过DDA(digital differential analyzer)算法及射线算法计算非完整栅格区域面积。该方法思路简单,并结合实际数据进行验证,取得了良好的效果。     

监控视频动态目标的空间定位方法北大核心CSCD

针对监控视频动态目标的空间定位问题,本文在考虑相机畸变的前提下,对监控相机、目标像素坐标和地理场景之间的映射关系进行了研究,提出了基于数字表面模型(DSM)和基于平面约束的目标定位算法。首先,完成相机的标定,确定相机的成像模型;然后,提取畸变校正后的目标像素坐标,并通过目标定位算法计算目标的三维地理坐标;最后,进行了定位精度评定,并分析了两种定位算法的应用特点。本文的定位算法将以像素坐标定位的目标数据解析为以三维坐标定位的空间地理信息,为多摄像头的目标跟踪提供了统一的地理参考框架。     

阴影区提取对高分辨率影像地形辐射校正的影响与分析

利用辐射传输机理对复杂山区进行地形辐射校正,可以全面地考虑太阳直接辐射亮度、天空散射辐射亮度及邻近地表反射辐射亮度3部分因素,从而取得较好的校正结果。遮蔽因子的准确提取是决定地形校正结果的关键因素。本文使用同一个辐射传输模型,针对同一片地表裸露山区的SPOT-5全色影像,分别使用对应的DEM和直方图阈值分割法计算遮蔽因子,并将得到的校正结果进行对比发现：在DEM精度不够高的情况下,使用直方图阈值分割法计算遮蔽因子,可以得到更好的地形校正效果,充分证明了直方图阈值分割法计算遮蔽因子的优势及使用价值。     

相似像素的Harris角点检测改进算法

针对Harris算法提取的角点对尺度变化较敏感,且运行速度慢的问题,该文提出了一种基于相似像素的Harris角点检测改进算法。受SUSAN算法启发,改进算法首先计算目标像素8邻域内与之相似的像素数目,并据此筛选出候选角点;然后利用候选角点的相似像素数目改进角点响应函数;最后进行局部非极大抑制确定最终角点。实验结果表明,与Harris算法相比,改进算法所提取的角点位置更加准确,重复率较高,且角点检测时间仅为原算法的26.63%。本文所提算法提高了Harris算法的角点检测效率和稳定性。     

改进的模糊聚类遥感影像分割

聚类是数据挖掘的重要分支之一,引入模糊理论的模糊聚类分析为显示数据提供了模糊处理能力,在许多领域被广泛应用。本文应用考虑邻域关系的约束模糊C均值(Fuzzy C-Means with Constrains,FCM_S)算法,将邻域像素引入到目标函数中,进而有效地利用邻域像素信息,提高分割精度。本文应用FCM_S算法对模拟彩色纹理图像进行分割,计算其混淆矩阵,定性定量地与FCM算法进行对比分析,证明了该算法的鲁棒性。     

MODIS产品估算复杂地形下的光合有效辐射

提出基于MODIS大气和地表产品反演高精度复杂地形下的光合有效辐射模型。该方法是对普通的大气传输模型进行简化, 在模型中分别考虑了削减光合有效辐射的5个主要因子: 瑞利散射、臭氧和水汽吸收、气溶胶散射以及地表和大气间的多次反射。从3个方面考虑了复杂地形对于光合有效辐射的影响: (1) 坡度和坡向; (2) 天空可视角; (3) 邻近地形的附加辐射。提取2006年晴空条件下的估算结果与中国生态网络山东禹城站和长白山站的实测值的比较, 得到相关系数分别为0.924和0.9, 表明模型反演结果能够较好地解译实际光合有效辐射的变化。通过比较考虑地形和不考虑地形2种情况得到的光合有效辐射, 定量地分析了地形对光合有效辐射的影响。     

高分辨率机载遥感数据的交叉辐射影响及其校正

地表的复杂性在可见光/近红外波段体现在由非均匀造成的交叉辐射影响和非朗伯双向反射特性两个方面,为此利用MODTRAN4和大气点扩散函数的解析近似分析了低空机载测量中影响交叉辐射的各种因素。结果显示,对于机载测量,大气交叉辐射影响随测量条件不同而改变,需要实时计算。为此,将改进的大气点扩散函数的解析近似算法结合MODTRAN4辐射传输模型,设计了校正大气交叉辐射影响的算法。对AMTIS图像的处理结果显示,该算法提高了地表反射比的计算精度。     

一种协同反演气溶胶与水汽含量的高光谱图像大气校正算法

大气校正是高光谱图像定量反演地表参数的前提。为充分利用高光谱数据本身的光谱特点,提出了一种协同反演大气气溶胶光学厚度(aerosol optical thickness,AOT)与水汽含量(water vapor content,WV)的大气校正方法,在同时考虑了气溶胶模式、AOT和WV这3个因素的综合影响基础上,采用循环迭代的思想,基于6S辐射传输模型,反演大气参数及地表反射率,弥补了现有反演算法中没有同时考虑AOT与WV的不足;并以武汉市Hyperion高光谱图像为例,验证了该算法的有效性。从与FLAASH算法及MOIDS提供的AOT和WV产品对比来看,该算法能较好地校正气溶胶与水汽对高光谱图像的影响,且反演过程中所有的输入均来自图像数据本身或6S辐射传输模型,无需输入额外的参数。     

地表净辐射通量观测、模拟和同化的研究进展

地表净辐射通量是陆—气相互作用水热交换过程中的一个重要物理参量,在全球变化背景下,定量研究地表净辐射通量的时空变化对气候变化研究具有重要意义。本文总结了目前定量研究地表净辐射通量的主要方法——观测、模拟和同化,分析了观测和模拟的优势和不足,提出利用数据同化方法可以弥补观测和模拟的不足,并比较分析了目前流行的同化算法的优缺点,利用不同的同化算法构建的同化系统可以同化不同来源的观测数据对模型进行校准,获取时空上连续一致的高精度地表净辐射的预报值。最后,探讨了同化多源遥感数据改进地表净辐射通量的研究中存在的问题、发展方向及其在全球变化研究中的意义。     

改进代价计算的AD-Census立体匹配算法

针对现有AD-Census代价计算时,Census变换依赖中心像素,对场景光照、亮度敏感的问题,提出一种基于子区域均匀度变换的改进代价计算方法。对Middlebury数据集在无幅度失真、不同亮度、不同光照场景下的代价计算以及立体匹配实验的统计结果表明,改进后的算法在非遮挡区以及所有区域的误匹配率均低于改进前,在代价计算环节,整体区域平均降低了5.80%,最终立体匹配后的视差图平均降低了1.55%。改进后的算法在不同亮度以及不同光照场景下对匹配的精度提升更加地显著,验证了改进算法的有效性。     

结合空间信息选取最优端元组合的混合像元分解

传统的混合像元分解算法认为每个像元都包含图像中所能提取的全部端元组分，但这并不符合实际情况。实际上图像中大多数混合像元仅由少部分端元混合而成。由于端元提取精度及噪声的影响，采用全部端元对混合像元进行分解，会使得混合像元中实际并不存在的端元的丰度估计值不为零，分解结果存在较大误差。由于混合像元大多存在于不同地物的交界处，基于此，本文提出了一种结合图像的空间信息选取混合像元最优端元子集的方法。利用一个空间结构元素，从混合像元的附近邻域开始搜索，将搜索到的纯净像元光谱与所提取的图像端元光谱进行对比，并确定混合像元的端元子集进行分解。根据RMSE大小和变化情况，逐步扩大结构元素的大小，不断调整搜索范围，直至得到最优端元组合。模拟数据和真实数据的试验结果表明，该方法相比传统的全端元光谱分解方法，在总体上获得了更好的分解效果。     

基于SVM的高光谱遥感图像亚像元定位

提出了基于支持向量机（support vector machine,SVM）的高光谱遥感图像亚像元定位方法。全变分（total variation,TV）模型是经典的保边缘平滑滤波器,本文将其引入作为预处理,来提高混合像元分解及亚像元定位的精度;本文方法在训练和检验样本的构建过程中,依据空间相关性理论,同时考虑了中心像元及其邻近像元丰度值对亚像元类别归属的影响;在监督分类训练和检验过程中,通过剔除纯净像元来缩减样本数量,在保证算法准确性的同时提高了效率。对真实高光谱遥感数据进行了实验,主观评价和定量分析验证了本文方法的有效性。     

一种端元变化的神经网络混合像元分解方法

遥感图像中普遍存在着混合像元,对混合像元进行分解是遥感图像处理中的难点,在端元（Endm ember）个数不变的情况下,往往得到的分解结果精度不高。本文基于fuzzy ARTMAP神经网络,提出一种基于端元变化的神经网络混合像元分解模型。首先利用混合像元与纯净端元之间的光谱相似性,判断出混合像元包含的端元个数及类别,然后结合fuzzy ARTMAP神经网络进行分解。实验结果表明：本文提出的方法比传统的线性混合模型及fuzzy ARTMAP神经网络模型的精度要高,而且更加符合实际情况。     

采用PPI算法改进的一种数学形态学端元提取方法

自动形态学端元提取（automated morphological endmember extraction，AMEE）算法将结构元素内最纯像元与混合度最大的像元之间的光谱角距离定义为形态学离心率指数（morphological eccentricity index，MEI）来定量化地表示像元的纯净度。然而作为参考标准的混合度最大的像元在不同的结构元素内也是不同的，尤其是当结构元素内的纯净像元占大多数时，像元的均值光谱将更接近纯像元，此时像元的MEI越高，纯度反而越低。针对这一问题，本文提出一种像元纯度指数（pure pixel index，PPI）算法与AMEE算法相结合的端元提取算法PPI-AMEE。在结构元素内，利用PPI指数代替AMEE算法中的MEI指数来寻找最纯像元。变换结构元素时，只有最纯净的像元始终能够投影到随机生成的直线的两端，其PPI值会不断累计增大，而其他像元的PPI值则无法持续增大。累计记录每个像元的PPI值，直至满足迭代终止条件，最终形成一幅PPI图像，端元将在PPI值较大的像元中选取。PPI-AMEE算法只在相对较小的结构元素内运行PPI算法，然后再结合数学形态学中的膨胀操作对整幅图像进行处理，其同时兼顾了图像的光谱信息和空间信息。最后，采用模拟数据及美国内华达州Cuprite地区的机载可见光/红外成像光谱仪（airborne visible infrared imaging spectrometer，AVIRIS）高光谱数据对提出的PPI-AMEE算法进行试验验证。试验结果表明，PPI-AMEE算法的端元提取精度总体上优于AMEE算法和PPI算法。     

用蒙特-卡罗方法计算大气点扩散函数

大气效应的纠正是一个仍未被彻底解决的定量遥感问题,随着遥感器空间分辨率的不断提高,各种斜视星勒遥感不断涌现,寻找交叉辐射项的修正方法日显迫切,该文应用蒙特－卡罗（Ｍ－Ｃ）方法求得不同大气条件下的点扩散函数图形,结果显示：（１）大气状况对点扩散函数的形状、目标像元的贡献率有不可忽略的影响;（２）一次散射的假定将导致背景像元的贡献率,其绝对误差最大可达７％,其相对误差最大可达４０％;（３）斜视条件下与     

遥感邻近效应测量与数据分析

2004年和2005年开展了遥感邻近效应的理论研究,2次卫星、1次航空遥感同步试验测量和测量数据分析,在获取了邻近参数的基础上实现了对图像的邻近效应校正。本文介绍了2005年7月25日在官厅遥感实验场沙漠的卫星同步测量实验结果和2005年5月11日奥运场馆建设预留裸土地的ADS40航空遥感同步实验测量数据分析。改进测量方案和测量装置,并且对测量结果进行了对比分析。在两个相邻像元邻近效应分析的基础上,增加了9个点邻近像元效应分析和建立计算公式;在满足高斯条件和影像平坦性要求的前提下,直线高斯相邻点（d=2R）条件下亮度分布交叉点在（d=R）,像元分辨率相互影响约为12.5%,实际测量中亮度分布交叉点和相互影响偏向于亮度值相对低的像元。     

基于卷积运算的影像镶嵌算法研究

本文将距离加权运算运用到卷积运算上提出了改进的图像镶嵌算法。该算法针对重叠区域图像边缘灰度之间的差异,考虑到中心像元与周围像元之间的相关关系,即临近像元效应,因而需要采用一定的方法来消除或减小这种影响效应,基于空间分析方法给出了像元权重因子的求解,确定出了周围像元对中心像元灰度的影响。之后运用此权重因子采用卷积距离加权算法实现了影像的无缝镶嵌。文中最后对算法在时间和视觉效果上做出了一定的评价。经与其他3种镶嵌算法分析对比,该算法简单易行、耗时少、效率高,达到了良好的视觉效果。     

SAR影像多项式正射纠正方法与实验

提出了一种针对SAR影像的多项式正射纠正法———引入投影差改正的多项式纠正法,并对ERS 2、RADARSAT和机载SAR影像进行了实验。引起SAR影像变形的因素很多,其中多数变形可以通过多项式纠正方法得到改正;但是,因高差引起的变形很难通过一般的多项式纠正方法进行改正。在本文中,先根据斜距和侧视角改正高差引起的投影差,然后用一般多项式纠正的方法改正其他因素引起的变形;重采样时则恰好相反,先根据多项式参数求得未受高差影响的像点坐标,然后加上投影差,从而获得真实的像点坐标。与其他正射纠正的方法相比,本文的方法非常易于实现,而且能够达到相当高的精度。根据以上原理,设计了相应的软件,并对云南大理一幅Radarsat的山区影像进行了纠正实验,控制点精度为2 2个像素;而采用一般多项式,使用同样的控制点,对这幅影像进行纠正,只能达到44 4个像素。另外,使用ERS 2影像和机载SAR影像进行了相应试验,结果类似于Radarsat影像的纠正。因此,本文提出的方法是有效、可行的,能适应地形起伏较大地区的SAR影像的几何校正。     

结合相似块匹配及线性最小均方误差滤波器的全极化雷达影像去噪

针对全极化合成孔径雷达Pol SAR(Polarimetric Synthetic Aperture Radar)影像相干斑噪声严重的问题,提出了一种结合相似块匹配和线性最小均方误差原理的去噪方法。该方法首先在原始影像上实现相似块组的匹配,进而利用线性最小均方误差滤波器对影像块组进行滤波得到初始去噪结果;然后,同时利用原始影像和初始去噪影像的信息进行相似块组的重新匹配,并再次利用线性最小均方误差原理对重匹配影像块进行去噪,得到影像最终的去噪结果。利用模拟的Pol SAR影像和高分三号卫星Pol SAR影像进行了算法效果的验证。结果表明,去噪算法在显著抑制影像噪声水平的同时,也能较好地保持影像的边缘和极化特性等细节信息。     

利用卡方分布改进N-FINDR端元提取算法

针对N-FINDR算法计算速度慢、搜索范围较大的特点,提出改进的快速N-FINDR算法,通过提供一个像元个数较少的候选端元集合,为N-FINDR算法提供一个较小的搜索范围。在N-FINDR算法中,所有的端元被认为是处于所有像元构成的单形体的顶点位置,表示这些像元远离像元聚类中心。因此,利用卡方分布的分位点可以分离出这些像元,形成数量较少的候选端元集合。利用合成的和真实的高光谱数据对该算法的性能进行了验证。实验表明,在与N-FINDR算法有相同的端元提取精度的前提下,该算法计算速度更快。