资源三号卫星影像无控制区域网平差

国产高分辨率光学卫星影像的无地面控制精准定位是实现境外大范围区域或大规模遥感应用和中小比例尺测图的前提。针对资源三号卫星(ZY-3)影像的几何特点,以航空摄影测量中约束问题最优化方法"交替趋近法"和基于RFM的最小二乘平差为基础,提出了一种易于并行化、高效的高分辨率光学卫星影像无控制联合区域网平差方法GISIBA(GCP-Independent Satellite Imagery Block Adjustment),通过构建"平均值"虚拟控制点来解决无控制区域网平差中的"秩亏"问题,便于分析无控制区域网平差结果与影像数据的覆盖次数及时相之间的关系。首先,交替趋近法被用来实现并行处理平台基础上的待平差未知数初值的解算、中等尺度以上粗差的自动检测与剔除,并根据计算结果赋予所有未知数一定的先验权值;然后,通过最小二乘法实现大型法方程矩阵的解算,获得满足高精度影像产品生产制作需求的高精度定向参数;最后,利用多组典型区域的ZY-3影像数据试验验证了该方法的精度和实际性能。结果表明,无控制区域网平差达到了优于6.0 m/5.0 m的平面/高程精度,所提方法为全球地理信息资源建设工程、国产光学卫星影像高精度影像产品生产提供了技术保障。     

基准影像数据辅助遥感影像几何定位

针对遥感卫星影像几何定位时实测控制数据不足的情况,提出利用影像范围内基准影像数据辅助定位提高精度的方法。由遥感影像匹配得到同名像点,利用高精度影像数据和高程数据获取物方平面和高程坐标后,将其视为精度较低的控制点参与区域网平差,从而实现在不额外增加实测控制条件的情况下提高定位精度。经过在国内外3个地区进行一系列试验,验证了方法的可行性和有效性,对提升线阵遥感影像几何定位精度效果显著。     

遥感影像配准误差传递模型及模拟分析

在遥感影像配准过程中,通常假设控制点是“完美的”。然而,在实际情况中,由于控制点本身不可避免的带有一定的误差导致这种假设在一定情况下并不成立,并且将会影响遥感影像几何校正的精度。普通最小二乘方法OLS(O rd inary Least Square)是遥感影像配准常用的校正估计模型,令人遗憾的是,在控制点存在误差的情况下,它的估计是有偏的,并且不能够正确传递和估计校正影像的误差大小。引入一致校正最小二乘方法CALS(ConsistentAd justed Least Squares),在此基础上提出的一个改进的方法,称之为松弛一致校正最小二乘方法RCALS(Relaxed ConsistentAd justed Least Squares)。这类回归模型具有改正控制点(解释变量)中的误差和跟踪回归模型中的误差传递的能力。为了验证CALS和RCALS模型的有效性,本文利用模拟影像进行分析。这里着重分析OLS,CALS和RCALS模型在几何校正过程中的比较。结果表明,RCALS和CALS的结果优于OLS估计结果。     

基于嫦娥二号CCD数据的核线影像生成方法

对于缺少嫦娥二号激光数据问题,本文提出了基于RPC有理多项式系数(Rational Polynomial Coefficient)的嫦娥二号CCD影像的核线影像生成方法.它利用了嫦娥一号激光高度数据与嫦娥二号CCD影像控制点相结合的方法生成月面控制点,通过月面控制点建立正确的校正公式,获得分辨率较高的正射影像图,并在此基础上提取核线影像.     

竖井井壁影像的无缝拼接技术研究

煤矿井筒是煤矿安全生产的咽喉部位,对确保煤矿安全生产有着重要的意义,其安全状况及病害变换趋势可由竖井井壁影像获取。本文针对井壁影像的纹理结构极大相似、影像对比度较差、亮度不足等特点,提出一种基于最小二乘法拟合速度模型的影像拼接方法。首先对影像进行裁剪、亮度增强等预处理,再根据设备及相机的运行参数拟合影像拼接模型,由模型参数建立影像拼接索引,最后分区进行拼接。实验结果表明:该方法既满足了实际需求,又提高了影像拼接在矿井巡检中的实际应用价值,取得了满意的效果。     

基于多通道影像的最小二乘匹配算法

随着摄影以及信息存储和通信技术的提高,人们从影像中获取的信息量得到很大的提升。本文提出了一种基于多通道影像的最小二乘匹配算法,利用影像中获取的多通道信息构建最小二乘误差方程进行匹配计算,并采用某大学校区影像数据进行试验验证。结果表明,基于多通道的最小二乘匹配算法扩大了影像匹配窗口内像素的信息量,提高了影像匹配的精度和稳定性。     

基于RFM的高分辨率卫星遥感影像自动匹配研究

摘　要：提出一种基于有理多项式模型（RFM）进行高分辨率卫星遥感影像自动匹配的方法。首先利用RFM进行高分辨率卫星影像直接定位和同名点预测;然后基于投影轨迹建立近似核线方程,并分析了核线精度;接着采用金字塔影像策略进行核线约束的近似一维影像匹配,并经最小二乘影像匹配精化匹配结果;最后采用RANSAC算法剔除误匹配点以获取最终的匹配结果。通过与二维灰度相关方法和SIFT匹配方法的比较试验,证明本文方法可靠性好、匹配成功率高,较好地解决了多时相、大姿态角高分辨率卫星遥感影像的自动匹配难题。     

基于空地影像多层级匹配的火星巡视器定位与地面验证

深空探测巡视任务中巡视器的高精度定位对于巡视器的自身安全与持续运行至关重要。巡视器定位主要包括相对定位和绝对定位两种方式,其中绝对定位方法主要是利用轨道器/着陆器的数据为基准确定巡视器在全局坐标系下的位置。美国Mars 2020任务携带的机智号无人机在火星环境下完成了飞行验证,它能够获得高分辨率的火星表面影像,从而为火星巡视器绝对定位提供了新思路。据此,本文提出了一种卫星-无人机-巡视器影像协同的多分辨率影像匹配绝对定位框架。首先,利用运动恢复结构(structure from motion, SFM)方法对无人机影像进行三维重建,获取局部高分辨率三维地图;然后,开展巡视器影像与无人机影像的多视角匹配,并基于匹配结果利用后方交会实现巡视器在无人机局部地图中的高精度定位;最后,通过局部无人机影像与卫星影像的配准,实现卫星影像全局坐标系下的巡视器绝对定位。为验证本文方法的可行性,开展了巡视器定位仿真试验,试验结果验证了本文方法的可行性,能够为后续我国开展类似工程任务提供参考。     

倾斜影像自适应初始物方面元优化匹配算法

采用基于物方面元的最小二乘影像匹配方法匹配倾斜影像时,常出现深度不连续或高差较大区域影像连接点度数低或空三点过少问题。针对此问题,本文提出一种基于自适应初始物方面元的倾斜影像匹配算法。算法利用倾斜影像已有的初始内外方位元素及匹配过程中产生的物点信息,采用多片前方交会和物方差分的方法自适应计算物方面元的高程及法向量方向角初值,进而解决采用物方面元最小二乘影像匹配方法匹配地物高差较大区域的倾斜影像时,因初值不准导致在像方匹配同名点困难的问题。分别采用本文算法和物方面元初始状态为水平面元的最小二乘影像匹配方法对两组倾斜影像进行对比匹配验证。试验结果证明了本文算法的有效性。     

基于小波变换的影像信息更新

本文详细阐述了利用小波变换与最小二乘匹配获取高精度的影像配准点的方法,然后讨论了利用小波正交分解与重建进行影像信息更新的技术途径,并给出了区域影像逐块更新的试验结果。     

GF-4卫星不同成像状态下影像定位误差特性分析

高分四号（GF-4）卫星作为我国高分对地观测系统中一颗高分辨率面阵成像的静止轨道卫星,其在不同成像状态下的影像几何定位精度一直是科研人员和应用部门所关注的。本文以谷歌地球数据为几何参考,通过对比GF-4卫星影像和谷歌地球影像上同名点位置信息,分析了GF-4卫星在凝视、俯仰、滚动成像状态下的影像定位特性。结果表明,单幅影像内部均出现了明显的系统误差,凝视成像过程中同一点位的影像定位误差波动较小,俯仰/滚动姿态影像定位误差与俯仰角/滚动角成正比关系。该结论可为地面数据处理部门和用户在数据校正和应用时提供参考。     

Google Earth辅助下的高分辨率遥感影像区域网平差

针对国产卫星境外定位的实际需要,提出利用Google Earth数据量测控制点辅助高分辨率遥感影像区域网平差的方法。首先统一坐标系,将所量测的控制点高程坐标转换为大地高;然后将其视为精度较低的控制点参与平差。试验分为无地面控制点和布设稀少地面控制点两种情况,对于每种情况分别设计不同的试验方案分析Google Earth数据对于定位精度的影响。结果表明利用Google Earth数据辅助区域网平差可以明显提高定位精度,可为缺少地面控制点的境外地区的光学线阵遥感影像几何定位提供新的思路。     

GF-1卫星WFV影像几何定位稳定性研究

针对GF-1卫星WFV传感器高分辨率与大视场相结合的特点,本文将ZY-3卫星传感器校正产品作为参考,通过分析同名点对的地理信息,对北京地区WFV传感器4台相机影像相对几何定位精度进行长时间序列评价,分析其误差特征。试验结果表明,单景影像均出现了明显的系统几何定位误差,但是不同时相影像的几何定位误差方向并无明显规律。针对该现象本文基于相机成像原理,从理论上证明了仅利用某一时相影像的有理函数模型补偿参数是无法有效消除其他不同时相影像系统误差的。     

GF-4卫星影像几何定位仿真分析

针对GF-4卫星静止轨道、高时间分辨率、面阵成像的特点,本文通过构建严格成像模型,实现了GF-4卫星影像几何定位仿真模拟。在对初始仿真定位结果进行分析后,建立了几何外检校模型,利用在轨真实成像影像和SRTM DEM对严格成像模型进行外检校处理,同时探讨了仿真控制点分布对相机姿态角常差检校的影响。试验结果表明,经过外检校处理后,构建的仿真模型能够有效模拟GF-4卫星在轨真实影像几何定位误差。     

Extraction of Three-Dimensional Architectural Data from QuickBird Images

Extraction of accurate spatial information from high-resolution satellite imagery is becoming increasingly important for a variety of tasks. In this study, three-dimensional architectural data were extracted from QuickBird images using Barista’s monoplotting function. We evaluated the accuracy of the Rational Polynomial Coefficients bundle adjustment and extracted building heights. We obtained accuracies of one-pixel in geo-positioning and 2.66 m in building height. The height accuracy is 0.16 m greater than the estimated error for a one-pixel image measurement. The presence of roof overhangs is one primary factors affecting height accuracy. The application of three-dimensional architectural data represents well the vertical extension of urban growth in Tiexi District from 2002 to 2008.     

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...     

联合概率密度脊提取的影像镶嵌色彩一致性处理方法

针对大区域待镶嵌遥感影像之间存在亮度分布和对比度不一致的问题,提出了一种联合概率密度脊提取的色彩一致性处理方法。统计两景影像重叠区域对应波段亮度值的联合概率密度,并从中提取通过“脊”的直线作为回归方程,对输入影像进行处理,使得影像间具有类似的对比度和亮度分布。选取TM数据进行了实验,结果表明：镶嵌结果色彩均匀、视觉特征良好;与传统方法相比具有较好的稳定性和统计特征。     

结合变化向量分析和直觉模糊聚类的遥感影像变化检测方法

针对多时相遥感影像变化检测存在数据不确定性、检测精度不高等问题,提出了一种结合变化向量分析（CVA）和直觉模糊C均值聚类算法（IFCM）的多时相遥感影像变化检测方法. 首先通过CVA构建两个时相遥感影像的差异影像;然后采用直觉模糊C均值聚类算法对差异影像进行聚类得出变化区域和未变化区域;最后对变化检测结果进行二值化处理并进行精度评价. 选取两个时相的高分一号遥感影像和Szada数据集影像作为实验数据. 实验结果表明,采用提出的方法可有效解决传统方法存在的数据不确定性问题,变化检测精度达到了95.92%和92.70%,是一种可行的遥感影像变化检测方法. 研究结果可用于森林动态变化监测、土地复垦利用规划变化分析以及灾损评估.      

自适应分块加权Wallis并行匀色

针对区域范围内多幅待镶嵌影像之间的色彩差异问题,提出一种基于GPU的分块加权Wallis并行匀色算法。首先,根据变异系数对影像自适应分块并利用双线性插值确定每一个像素的变换参数,利用加权Wallis变换消除影像间的色彩差异。然后,为了控制区域整体的匀色质量,利用Voronoi图和Dijkstra算法确定影像间的处理顺序。最后,利用GPU技术进行并行任务设计并从配置划分、存储器访问和指令吞吐量等方面进行优化,提高算法运算效率。实验结果表明,本文方法既能有效地消除影像间色彩差异,又能消除影像间的对比度差异。与CPU串行算法相比,GPU并行算法显著减少了计算时间,加速比最高达到60倍以上。     

POS辅助和核线约束的倾斜影像匹配方法

针对无人机倾斜影像匹配时,由于冗余数据量大、影像几何变形大和重复纹理导致基于SIFT特征点的无人机倾斜影像匹配效率和可靠性低的问题,本文提出一种基于POS辅助和核线约束的倾斜影像匹配方法。在该方法中,首先利用机载GNSS/IMU设备获取的影像POS数据计算影像间在物方的重叠区域,接着将物方重叠区投影至像方,根据两幅影像的像方重叠率筛选高可靠像对;其次采用SIFT-GPU算法对影像提取特征点,并根据POS数据估计像对间的核线关系;然后在核线约束下,以描述子间的欧氏距离为相似性测度,实现特征点的高效稳健匹配;最后采用RANSAC算法剔除误匹配。通过对两组倾斜影像做匹配试验验证了本文方法的可行性。