A new Pansharpening Approach Based on NonSubsampled Contourlet Transform Using Enhanced PCA Applied to SPOT and ALSAT-2A Satellite Images

The Pansharpening process aims to merge the high spatial resolution of the panchromatic (Pan) image with the spectral information of the multispectral (MS) images. The fused images should represent an enhanced spatial resolution and should preserve the spectral information simultaneously. In the two last decades, many pansharpening algorithms have been implemented in the literature such as IHS, PCA, HPF, etc. Therefore, in comparison with the various conventional methods, our contribution is the conception of a new fusion scheme by combining two different approaches: the Principal Component Analysis (PCA) and the NonSubsampled Contourlet Transform (NSCT). The hypothesis in this combination represent the use of PCA, in first, like statistical approach to obtain from the MS bands the main information, followed by the NSCT as a robust multiresolution and multidirectional approach, to give an optimal representation of the characteristics in the image compared to the classical methods (wavelets), in order to overcome the drawback caused by PCA with the spectral distortion. The focus of this study is to show a new way to combine differently from usual those two approaches, to find a compromise between enhancing the spatial resolution and preserving the spectral information at the same time. The quality of the resulted images has been evaluated by the visual interpretation and the statistical assessment to prove its efficiency compared to other conventional methods.     

利用线性混合模型进行高光谱混合图像分解

简述了混合像元及线性模型的基本理论,介绍了线性光谱模型进行分解的步骤,以具体实例实现应用线性混合模型对高光谱混合影像的分解。     

对偶四元数用于航天线阵遥感影像光束法平差解算

利用对偶四元数可以同时描述位置与姿态的特性,在简化四元数球面线性插值算法的基础上,建立了基于对偶四元数的航天线阵遥感影像的外方位元素模型,且利用该模型设计并实现了光束法平差解算方法。该方法可使用具有约束条件的参数平差法进行迭代求解。利用两个地区的SPOT-5 HRS立体影像进行了对比试验分析,结果表明,提出的基于对偶四元数的光束法平差算法正确可靠,相比于基于欧拉角的平差算法和基于单位四元数的平差算法,有更高的平差计算精度。     

利用RPC模型进行IKONOS影像的精确定位

研究了IKONOS卫星影像基于RPC模型的立体定位算法与区域网平差方法。针对立体定位计算过程中RPC(Rational Polynomial Coefficients)模型存在的系统性误差,给出了物方和像方补偿方案。实验结果表明,各种补偿方案均可有效消除RPC模型的系统误差,取得优于1.3 m的定位精度;区域网平差的定位精度可达1.1 m,是最理想的定位方法。     

总体最小二乘用于线阵卫星遥感影像光束法平差解算

顾及像点观测方程的系数矩阵中存在随机误差,提出了基于总体最小二乘的线阵卫星遥感影像光束法平差模型。在假定像点观测误差和系数矩阵误差均为独立、等精度分布的基础上,利用拉格朗日条件极值法推导了包含外方位元素虚拟观测方程和控制点误差方程的总体最小二乘光束法平差算法的具体公式和计算方法。该方法利用方差分量估计确定各类虚拟观测值的方差,可求解包含多类虚拟观测量的平差问题,并可用先验信息或岭迹法确定系数矩阵观测值的权比例系数,从而克服了现有总体最小二乘虚拟观测方法不能处理多类虚拟观测值的不足,确保了光束法平差可正确有效求解。分别利用模拟算例与两组真实影像进行了试验验证。结果表明,相比于常规最小二乘虚拟观测法以及现有总体最小二乘虚拟观测方法,本文方法具有更高的求解精度与适应性。相较于传统线阵卫星遥感影像光束法平差方法,本文方法可以获得更高的平差计算精度。     

利用RPC模型进行IKONOS影像的精确定位

研究了IKONOS卫星影像基于RPC模型的立体定位算法与区域网平差方法.针对立体定位计算过程中RPC(Rational Polynomial Coefficients)模型存在的系统性误差,给出了物方和像方补偿方案.实验结果表明,各种补偿方案均可有效消除RPC模型的系统误差,取得优于1.3 m的定位精度;区域网平差的定位精度可达1.1 m,是最理想的定位方法.     

基于目标关联的多源卫星遥感图像兵营融合检测方法

目前的目标融合检测方法大都是基于多源遥感图像配准的,然而在实际的应用中,成像机理不同的多源遥感图像的精校正和图像间的配准是十分复杂的,难以确保其配准精度.为此,本文提出了一种基于目标关联的多源卫星遥感图像的兵营融合检测方法.该方法不对图像进行配准,而是根据单源图像的目标自动检测结果,利用图像的大地坐标信息,截取包含目标的同一地区的局部遥感图像,再分别提取多源遥感图像目标的特征,并根据其中冗余的特征,对提取的目标区域建立关联,再由关联检验确保特征关联的正确性,最后对目标特征进行融合决策,得到目标融合检测结果.实验结果表明,该方法能有效地利用多源遥感图像的信息,降低遥感图像目标检测的误判率,提高目标特征的准确度.     

HCT变换与联合稀疏模型相结合的遥感影像融合

提出了一种基于HCT变换和联合稀疏模型的遥感影像融合方法,可更有效地利用多光谱所需谱段的光谱信息,最终得到所需谱段的融合影像。该方法将所需谱段的多光谱影像进行HCT变换,获取其亮度分量和角度分量;然后利用亮度分量和全色影像小波变换的低频分量进行联合稀疏模型的构建、系数求解和融合,得到融合的全色低频分量;最后将该低频分量与前面步骤所得其他分量分别进行小波逆变换和HCT逆变换,得到高质量的融合影像。试验利用Pleiades-1和WorldView-2两种卫星数据进行验证,并通过视觉效果和量化的融合评价指标进行对比和分析,验证了本文算法的有效性。     

利用自适应TS-IPSO优化的灰色系统预报卫星钟差

在传统灰色系统预报模型的基础上,提出了一种自适应双子群改进粒子群算法（improved particle swarm optimization algorithm by two subgroups,TS-IPSO）和灰色系统相结合的预报模型。首先对钟差序列进行平滑性检验,对不满足平滑条件的序列作对数平滑处理;然后对灰色系统模型进行优化,为避免粒子群算法陷入局部最优,建立了主辅子群协同进化,惯性权重非线性递减机制。通过TS-IPSO优化发展灰数和内生控制灰数,增强了灰色系统模型的泛化能力。选取来自4种不同钟型的卫星钟差数据进行计算分析。结果表明,模型对6 h和24 h的预报精度和稳定性均优于传统模型,特别是对短期稳定性较差的铯钟,实现了6 h预报误差小于1.60 ns,24 h预报误差小于5.71 ns。     

基于RPC模型的IKONOS卫星影像高精度立体定位

简单介绍IKONOS卫星的基本情况及其影像的RPC模型,重点推导基于RPC模型的立体定位算法,并给出补偿RPC模型系统误差的物方方案和像方方案.实验结果表明,这些方案能有效地消除RPC模型的系统误差,达到的定位精度能满足1:1万比例尺的地形图测绘要求.     

高分辨率卫星影像上地物线性特征的自动识别

在高分辨率卫星影像上，地物的线性形状特征信息是丰富的，但同时，由于其过分细节化，再加上阴影，云层等干扰因素的影响，使得同一地物表现出不同的光谱亮度特征，在无疑给相关的地物线性特征的检测与提取带来了一定的复杂性，本文提出基于多重滤波的方法，并根据图像的纹理排列特征，通过设计使用一个高通滤波器的统计滤波器，来实现线性特征的自动检测与识别，其中高通滤波器的主要功能是突出地物的边界特征，统计滤波器则是消除高通滤波后的一些噪音，最后通过边缘检测与跟踪处理，得到描述地物线性特征的矢量图层，实验结果表明，这种方法显著提高了检测结果的精度，同时也表明了从高分辨率卫星影像上自动提取矢量信息图层的可行性，为高分辨率卫星影像的进一步应用提供了要应的技术基础。     

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.     

基因表达式程序设计的卫星遥感影像恢复

提出了一种基于基因表达式程序设计的卫星影像恢复模型。借助一张局部参考影像,该模型首先利用基因表达式程序设计挖掘出参考影像与退化影像的数学函数关系,然后利用该函数关系对退化影像进行恢复重建,进而达到利用局部参考影像对全局退化影像进行改善和恢复的目的。实验结果表明,该方法有效并具有一定的实用价值。     

基于6S模型的山区环境星影像大气校正研究

针对山区地形复杂,高程变化较大的特点,利用6S辐射传输模型建立查找表,结合研究区DEM对影像进行了大气校正。试验结果表明,校正后的影像清晰度、对比度提高了,消除了大气对NDVI的负面影响。     

运用ENVI实现SPOT-5卫星影像的RVI提取

运用ENVI软件处理长沙地区的SPOT-5影像,将全色影像和多波段影像进行融合,分析融合后的影像,再选择感兴趣区域进行影像裁剪;采用ENVI的波段运算(Band3/Band2)提取该地区比值植被指数并进行分析。结果表明:比值植被指数对植被覆盖率较高的区域有非常高的敏感度;在植被覆盖率小于50%的时候,其敏感度明显降低,在绿色植被覆盖区域的比值植被指数远大于1,在裸露地表、建筑物、水体等没有植被覆盖区域的比值植被指数则在1附近,而比值植被指数大于2的则出现在高覆盖健康绿色植被上。     

城市区域高分辨率线阵CCD卫星影像模拟

针对存在高大建筑物的城市区域的高分辨率遥感卫星成像模拟问题,利用3D模型作为模拟数据源,从线阵CCD高分辨率遥感卫星成像方式及特点出发,综合考虑成像时的几何变形因素影响,按照线中心投影方式对卫星遥感器进行成像模拟。最后通过实验验证了该方法是可行的,并能取得较为满意的成像模拟效果。     

基于新模型的高分辨率遥感影像光束法区域网平差

介绍了一种利用较少控制点、基于新几何模型的高分辨率遥感影像光束法区域网平差方法。利用该方法,对于IKONOS影像数据和另外一些高分辨率遥感影像数据进行了实验,并将实验结果与基于RPC参数的区域网平差方法进行了比较。结果表明,本文方法在只有少量控制点的情况下,达到的精度与相应影像的地面分辨率是一致的。     

Quaternion-Based Sparse Model for Pan-Sharpening of IRS Satellite Images

This paper considers the pan-sharpening problem of the IRS satellite images from the perspective of vector sparse representation model using quaternion matrix analysis. It selects the sparse basis in quaternion space, which uniformly transforms the color channels into an orthogonal color space. Moreover, the proposed quaternion model for pan-sharpening is more efficient than the conventional sparse model as the hyper-complex representation of color channels conserves the interrelationship among the chromatic channels. This paper also proposes a quaternion forward–backward pursuit algorithm that preserves the inherent chromatic structures in terms of spatial and spectral details during the vector reconstruction. The experimental result validates the efficacy of the proposed quaternion model and shows its potential as a powerful pan-sharpening tool for IRS data even for cloudy multispectral data.     

城市区域高分辨率线阵CCD卫星影像模拟

针对存在高大建筑物的城市区域的高分辨率遥感卫星成像模拟问题,利用3D模型作为模拟数据源,从线阵CCD高分辨率遥感卫星成像方式及特点出发,综合考虑成像时的几何变形因素影响,按照线中心投影方式对卫星遥感器进行成像模拟。最后通过实验验证了该方法是可行的,并能取得较为满意的成像模拟效果。     

利用空三定位网进行光学卫星影像几何定位

根据卫星重复观测特性提出区域级空三定位网的概念,存储该地区空三成果。新获取影像与空三定位网进行联合区域网平差,实现无(稀少)控制下影像高精度几何定位。与常规区域网平差方法相比,利用空三定位网进行无控制点影像定位精度有所提高;若与常规平差方法达到相同精度,利用空三定位网需要较少控制点。定位网中影像数量、分辨率高于新获取影像,或与新影像有较高重叠度情况下定位结果较高。实际应用中,将某一区域高分影像空三成果存储构成空三定位网,对新影像进行无控(稀少控制)定位,将会提高影像实时化几何处理效率与影像利用率,为影像几何定位提供了另一有效途径。