一种地物关系约束下的线阵影像坐标反投影计算方法

坐标反投影计算是线阵影像基于严格模型几何校正的关键步骤。本文在分析线阵摆扫式影像的成像方式及其特点的基础上,针对传统基于像方的顺序或迭代搜索方法效率低下的问题,提出了一种利用地物关系约束的坐标反投影计算方法。首先将当前相邻点的最佳扫描行作为先验值,估算其与当前点最佳扫描行的距离,定位初始最佳扫描行;然后以初始最佳扫描行为中心构建搜索窗口,进行最佳扫描行精确搜索;最后根据最佳扫描行对应的外方位元素进行坐标反投影计算。通过对机载线阵摆扫式模拟影像数据和推扫式真实影像数据的试验,验证了该方法的可行性、准确性和高效性。     

一种ADS40影像物方反投影坐标计算的快速算法

针对ADS40影像的物方空间投影几何约束,提出了一种基于扫描线投影中心平面几何约束的ADS40物方反投影坐标计算快速算法,有效地改进了最佳扫描线的搜索效率.实验表明,该算法可以有效地提高ADS40影像物方反投影坐标计算的效率.     

基于最佳扫描行快速搜索策略的线阵推扫式影像微分纠正算法

线阵推扫式影像的几何纠正是当前海量遥感影像数据处理的难点与性能瓶颈。基于严密几何模型对线阵影像进行微分纠正是生成各级影像产品的基础,其核心是地面点的反投影,即确定地面点对应的最佳扫描行。传统的最佳扫描行搜索算法基于像方的共线方程迭代计算,效率低,实用化程度不高。本文基于严密几何模型提出一种适用于大数据量线阵影像微分纠正的最佳扫描行快速搜索策略,利用扫描行投影面进行物方几何约束,通过判断物方点到扫描行投影面的距离定位最佳扫描行。由于线阵列CCD像元并非严格按照一条直线排列,笔者讨论了CCD线阵的分段处理以及分段投影面的确定方法。利用机载ADS40、火星快车HRSC线阵影像进行试验。结果表明,本文方法仅需少量几次物方空间解析几何迭代计算即可精确定位最佳扫描行,计算效率相比基于像方的搜索方法提高了8倍以上,线阵影像微分纠正速度提升了6倍以上。     

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。     

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。     

基于投影基准面的线阵推扫式卫星立体像对近似核线影像生成方法

提出一种实用的基于物方投影基准面的线阵推扫式卫星影像核线模型,研究并实现基于该模型的近似核线影像生成方法.该方法能够生成子像素级上下视差的近乎严格的核线影像,且能直接由立体影像的定向参数建立原始影像与核线影像之间的严格坐标对应关系;基于投影基准面进行近似核线排列,有利于生成分辨率一致、相对于物方水平的核线立体模型,方便进行立体量测和立体判读.为了验证本文方法的正确性、可行性和通用性,分别对带有高精度RPC的SPOT5-HRG异轨立体像对、IKONOS同轨立体像对、IRS-P5同轨立体像对以及Quickbird同轨立体像对进行了核线试验.目前,该方法已应用于卫星影像的立体测图和DEM自动生成软件模块中.     

火星快车HRSC线阵推扫式影像地面点反投影快速融合

欧空局火星快车上的HRSC高分辨率立体测绘相机,可同时获取火星表面全色与多光谱影像。其全色影像分辨率高于多光谱影像,通过融合处理可以生成火星表面高分辨率多光谱影像。基于严密几何模型对HRSC影像进行几何纠正是融合处理的基础,本文结合HRSC线阵传感器行中心投影的特点,设计了一种基于地面点反投影快速算法的影像融合方法,利用物方投影面的几何约束实现地面点反投影的快速解算以及HRSC线阵影像的高效率几何纠正;然后基于IHS融合变换方法实现金色与多光谱影像的像素级融合。对火星快车HRSC影像不同地形数据进行试验,验证了本文算法的正确性、高效性。     

无人机载线阵摆扫CCD影像几何校正

充分利用无人机载GPS/INS组合导航系统提供的导航遥测数据,首先分析线阵CCD传感器摆扫成像的基础原理和成像特点,并建立严格的成像模型;然后提出线阵摆扫CCD影像严格几何校正的详细算法和流程;最后进行多组实验证实成像模型和几何校正算法的正确性和准确性.实验结果证实采用文中的成像模型和几何校正流程,可获得正确、高精度地理编码的线阵摆扫CCD正射影像.     

单景卫星遥感影像目标运动信息提取技术

深入分析了高分辨率卫星遥感线阵推扫成像过程中运动目标影像的时空移变特性,充分利用卫星多线阵推扫成像传感器排布特点和卫星成像时间、姿态和轨道等辅助参数,建立了线阵推扫时空移变成像模型。提出了一种基于单景卫星影像不同波段信息的目标运动信息提取方法,并采用资源三号多光谱影像进行了飞机飞行速度信息提取试验。试验结果验证了基于单景卫星影像提取速度信息的有效性和稳定性。     

航空长焦距斜视影像二分法像方投影坐标计算

根据像方二维坐标计算其对应的物方三维坐标即像方投影坐标计算,是航空长焦距斜视影像处理的重要内容。针对长焦距斜视相机大倾角成像的特点,提出一种利用二分法进行像方投影坐标计算的算法。首先利用传统迭代方法进行计算,在迭代次数超过一定阈值时进入二分法计算流程;根据传统迭代计算的高程最大最小值构建二分窗口,利用二分窗口的高程中值,分别与高程最大值和最小值进行比较判断,构建新的二分窗口;继续进行二分窗口的迭代更新直至窗口的大小小于一定阈值。通过包含不同地形特征的数据在长焦距斜视成像条件下的仿真实验结果表明,该方法坐标投影计算的像方精度优于0.008像素,能够适用于大倾角成像方式的像方投影坐标计算。     

火星快车HRSC线阵影像投影轨迹法近似核线重采样

火星快车高分辫率立体相机(high resolution stereo camera, HRSC)线阵推扫式影像具有分辫率高、全球覆盖性好等特点,对火星快车HRSL影像进行摄影测量处理可获取火星全球高分辫率地形数据,而影像匹配是自动获取地形数据的关键利用核线几何约束可以将影像匹配搜索范围由二维降至一维本文在构建火星快车HRSC线阵影像严格几何模型的基础上,提出了一种近似核线重采样方法首先,利用投影轨迹法分析 HRSC线阵影像核线的直线性与平行性;然后,将原始HRSC影像进行微分纠正生成水平影像,分析投影轨迹法得出的核线在水平影像上的几何关系并确定近似核线方向,再沿核线方向进行核线重排生成近似核线影像实验结果表明,本文算法生成的近似核线影像同名点上下视差优于1个像素,且在水平影像上进行近似核线重采样减少了由外方位元素变化引起的几何畸变,更有利于影像匹配。     

无地面控制点卫星摄影测量高程误差估算

本文推导了星载测定外方位元素参与下,无地面控制点卫星摄影测量高程误差估算公式。分别按姿态变化率为1 0 -6°/s的二线阵CCD推扫式影像、姿态变化率低于1 0 -6°/s的二线阵CCD推扫式影像以及LMCCD推扫式影像进行推算。各个估算公式均给出算例,供设计无地面控制卫星摄影测量工程应用。     

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。     

Three-image matching. For 3-D linear object tracking

This paper will discuss strategies for trinocular image rectification and matching for linear object tracking. It is well known that a pair of stereo images generates two epipolar images. Three overlapped images can yield six epipolar images in situations where any two are required to be rectified for the purpose of image matching. In this case, the search for feature correspondences is computationally intensive and matching complexity increases. A special epipolar image rectification for three stereo images, which simplifies the image matching process, is therefore proposed. This method generates only three rectified images, with the result that the search for matching features becomes more straightforward. With the three rectified images, a particular line-segment-based correspondence strategy is suggested. The primary characteristics of the feature correspondence strategy include application of specific epipolar geometric constraints and reference to three-ray triangulation residuals in object space.     

Three-image matching. For 3-D linear object tracking

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ(3＿Ｄ)ｌｉｎｅａｒｏｂｊｅｃｔｔｒａｃｋｉｎｇｉｓａｋｅｙｏｐｅｒａｔｉｏｎｆｏｒａｎｕｍｂｅｒｏｆｓｔｅｒｅｏｖｉｓｉｏｎａｐｐｌｉ ｃａｔｉｏｎｓ,ｆｏｒｅｘａｍｐｌｅ ,ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｏｎ＿ｒｏａｄｖｅｈｉｃｌｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎ[2 ,5 ,9] ａｎｄｍｏｂｉｌｅｍａｐｐｉｎｇ[3,1 1 ,1 8] .Ｓｕｃｈｓｙｓｔｅｍｓｔｙｐｉｃａｌｌｙｅｘｐｌｏｉｔｔｗｏｓｔｅｒｅｏｉｍａｇｅｓｏｎｌｙｆｏｒｌｉｎｅａｒｏｂｊｅｃｔｔｒａｃｋｉｎｇ .Ｂｉ…     

图像特征点提取及匹配技术研究

图像特征点提取和图像匹配技术是图像处理领域中的重要技术,同时是多种图像处理及应用的基础。本文主要研究利用Forstner算子、Moravec算子、Harris算子、SIFT算子对近景影像和航空影像进行特征点提取;接着,采用基于SIFT的匹配来确定匹配同名像点,利用核线约束匹配的搜索范围,约束范围内的特征点;接着,采用灰度相似性约束和双向一致性约束对匹配结果进行检核;最后,得出特征提取和特征匹配的结果。基于本文研究的特征点影像提取及匹配方法,分别选取一组近景影像和数码航空影像进行实验,实验结果证明了本文方法的可靠性和高效性。     

Epipolar resampling of linear pushbroom satellite imagery by a new epipolarity model

This paper presents a practical epipolarity model for high-resolution linear pushbroom satellite images acquired in either along-track or cross-track mode, based on the projection reference plane in object space. A new method for epipolar resampling of satellite stereo imagery based on this model is then developed. In this method, the pixel-to-pixel relationship between the original image and the generated epipolar image is established directly by the geometric sensor model. The approximate epipolar images are generated in a manner similar to digital image rectification. In addition, by arranging the approximate epipolar lines on the defined projection reference plane, a stereoscopic model with consistent ground sampling distance and parallel to the object space is thus available, which is more convenient for three-dimensional measurement and interpretation. The results obtained from SPOT5, IKONOS, IRS-P5, and QuickBird stereo images indicate that the generated epipolar images all achieve high accuracy. Moreover, the vertical parallaxes at check points are at sub-pixel level, thus proving the feasibility, correctness, and applicability of the method.     

定位定向系统数据的航空高光谱影像几何校正

针对航空高光谱数据几何畸变严重的问题,该文探索了利用POS数据辅助航空高光谱影像几何校正的研究现状,分析了基于POS系统的导航数据的线阵推扫高光谱数据解算成像瞬间外方位元素的原理,以及行方位数据支持的线中心投影影像通过改进的共线方程方法几何校正的过程,实现了无地面控制点数据的直接几何校正。采用高光谱影像分块处理方法,实现了高吞吐快速几何校正。HySpex SWIR-384高光谱影像的实验结果表明,该文的校正算法可达到9.15m的绝对定位精度,最终利用少量地面控制点进行几何精校正,其均方根误差达到0.93m。     

大区域无人机影像数据的快速几何处理

无人机遥感影像快速几何处理被广泛应用于灾害应急监测与评估、军事侦察等领域。针对目前多数商业软件所依赖的硬件平台成本昂贵、软件开发过程复杂等问题,面向通用硬件平台,提出一种大区域无人机影像数据的快速几何处理方法。对制约处理效率的各关键算法进行优化和改造,实现大区域无人机影像数据的快速几何处理;在影像连接点匹配、正射纠正和影像镶嵌的处理过程中,均应用基于多核CPU并行处理技术,提高整体处理效率。多组无人机影像数据处理试验表明,该方法能够大幅提高处理效率,对硬件平台要求低,具有推广应用价值。