提高海丝一号SAR影像定位精度的图像配准方法

海丝一号（HISEA-1）是国内首颗对标国际先进指标的C波段商业SAR卫星,最高成像分辨率为1 m,整颗星质量小于185 kg,具有轻小型、低成本、调度灵活等优点,但是其影像产品的定位精度相对于国内外高几何精度的卫星影像,如哨兵一号（Sentinel-1）干涉宽幅模式影像产品仍有差距。本文提出了一种利用图像配准技术提高SAR影像几何精度的方法,将已知高精度地理坐标的Sentinel-1数据作为参考基准,HISEA-1 SAR数据作为待配准图像,通过完成两者之间的精确匹配,以纠正HISEA-1SAR影像的定位精度。     

图像融合中配准误差的影响

基于IKONOS-2全色与多光谱图像和Cartosat-1全色与CBERS-02多光谱图像,通过模拟的和真实的配准误差,采用IHS融合和Brovey融合方法,本文讨论了配准误差对融合结果的影响。实验表明,配准误差对融合质量的影响较大,在遥感图像融合处理中,配准误差越小越好;对于保持光谱信息的融合,当配准误差增加时,两种方法产生的光谱变形都迅速增加,此后光谱变形程度随配准误差的变大继续缓慢增强;对于保持空间信息的融合,配准误差的增大,导致两种方法融合结果的清晰度都下降,但下降速度略有不同。     

基于半监督核模糊c-均值算法的北京一号小卫星多光谱图像分类

针对遥感图像数据大多不服从高斯分布以及遥感图像分类存在非线性、模糊性和标记数据少等问题,提出基于半监督核模糊c-均值算法的多光谱遥感图像分类方法.首先,把半监督学习理论和核理论同时引入模糊c-均值算法,形成半监督核模糊c-均值算法.然后,用该算法与k-均值算法、最大似然算法、多类支持向量、半监督核支持向量、模糊c-均值...     

北京1号小卫星遥感器性能在轨测试

北京1号小卫星是中国第一颗实用型对地观测微小卫星,也是"国际灾难监测星座(DMC)"的第五颗星,该卫星于2005年10月27日在俄罗斯发射成功,设计寿命5年.在北京1号小卫星发射成功后,中英双方开始对卫星进行在轨测控和调试.在分析光学遥感器成像模型基础上,参考国际典型卫星在轨测试内容和北京1号卫星的特点,提出了北京1号小卫星在轨测试的内容、指标体系和技术方法,全面评价了北京1号小卫星的辐射性能、几何性能、光谱性能和图像综合质量,评价结果表明北京1号小卫星具有良好的性能.     

CPU和GPU协同的多光谱影像快速波段配准方法

随着遥感影像数据量的飞速增长,传统的串行波段配准方法已无法满足大数据多光谱影像的实时配准需求。针对该问题,提出了一种CPU和GPU协同的多光谱影像快速波段配准方法。首先进行计算量和并行度分析,将同名点匹配和微分纠正映射至GPU执行,仿射变换系数拟合仍驻留在CPU执行。其次通过核函数任务映射和基本设置,使算法步骤在GPU上可执行,并设计了3种性能优化方法(访存优化、指令优化、传输计算堆叠),进一步提高了波段配准的执行效率。在NVIDIA Tesla M2050 GPU和Intel Xeon E5650 CPU组成的实验平台上,对遥感26号卫星多光谱影像的实验表明,使用该方法加速后的波段配准执行时间仅为3.25 s,与传统串行方法相比,加速比达到了32.32倍,可以满足大数据多光谱影像的近实时配准需求。     

资源三号测绘卫星多光谱影像高精度谱段配准

针对ZY-3多光谱影像各谱段共视场扫描成像特点,提出基于在轨检校内方位元素的虚拟CCD重成像算法,通过虚拟CCD重成像技术实现单谱段CCD影像的无缝拼接及多谱段的高精度谱段配准。采用河南登封区域及天津区域的ZY-3多光谱影像对ZY-3多光谱相机进行在轨几何检校,利用河北安平区域的30个高精度靶标控制点验证了检校结果的正确性;进一步利用检校后的内方位元素对河北安平区域、兰州区域的ZY-3多光谱影像进行虚拟CCD重成像,采用靶标点验证方法以及高精度配准验证方法对虚拟CCD重成像影像的谱段配准精度验证,谱段配准精度均优于0.2像元。     

资源三号卫星多光谱图像特征分析和质量评价

针对资源三号卫星(ZY-3)多光谱图像数据展开图像辐射特征和质量评价研究,通过与SPOT5 HRG(high resolution geometric)多光谱数据对比分析,利用值域、均值和标准差等影像灰度统计信息分析ZY-3与SPOT5图像质量在不同地理区域的差异;通过计算相关系数分析波段之间的相关性,选取不同区域内的典型地物直方图进行对比,以反映多光谱影像的辐射特征;通过计算均质性、对比度、信息熵和角二阶矩评价ZY-3和SPOT5影像的纹理特征,并从影像地理要素视觉特征方面比较2种卫星图像的质量,作为用户选取和使用ZY-3图像的参考。实验结果表明:ZY-3多光谱图像的质量较好,在波段相关性方面,ZY-3在除植被外的水体和建筑物等要素信息提取能力上优于SPOT5;在纹理特征方面,ZY-3也比SPOT5有更好的显示效果,可用做中、小比例尺国土资源等领域应用的基础图像。     

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.     

北京一号小卫星数据土地利用信息提取能力分析

本文依托863课题研究,在国土资源部颁发的《全国土地分类》(过渡期适用)的指导下,利用2006年5月接收的3景北京一号小卫星多光谱数据,在山东省进行土地利用信息提取能力评价研究。研究内容包括通过目视判断单纯利用北京一号多光谱数据能够达到的土地利用分类级别,然后经过训练样本选择以及监督分类计算,对分类结果参照典型地区高分辨率卫星影像、1∶1万土地利用现状图等辅助资料进行定性与定量分析,最终形成宏观尺度遥感监测要求下的土地利用分类指标,在此基础上完成山东全省的1∶10万土地利用图制作的应用示范。     

高分七号卫星影像融合中的全色-多光谱配准误差补偿模型

高分七号是中国第一颗面向1∶10 000立体测图的遥感卫星,其后视全色影像与多光谱影像通过融合可以得到最高0.65 m分辨率的多光谱融合影像。但在实际生产过程中,发现融合影像存在局部晕边现象。针对这一问题,分析了高分七号卫星影像的误差来源,并提出了全色-多光谱配准误差补偿模型,包含用于补偿线性误差的线性项、用于补偿子线阵电荷耦合器件安置误差和镜头畸变的分段四次多项式以及用于补偿周期性误差的三角级数项。根据该模型设计了求解模式和复用模式两种融合方案。利用中国广东地区和青海地区的高分七号影像数据进行实验验证,结果表明所提模型可以使融合配准精度由最大0.6多光谱像素提升至约0.07多光谱像素,平面误差小于0.25倍多光谱像素的区域占比由不足50%提升到约98%,完全满足融合影像生产要求。     

基于MTF滤波的北京一号小卫星遥感影像融合

北京一号小卫星提供4 m分辨率全色彩像和32 m分辨率多光谱影像,但其空间分辨率比值(1:8)较低,在对北京一号小卫星数据融合时存在空间信息损失问题.针对此问题首先从全色影像中提取成像系统的调制传递函数MTF(Modulate Transfer Function),根据MTF设计2维低通滤波器,通过对多光谱影像的亮度成分滤波估计低分辨率全色图像数据值,基于GIF(General Image Fusion)融合框架得到融合结果.实验证明本方法用于融合遥感影像的可行性,其空间信息的保持在视觉效果和定量指标上均优于IHS(Intensive-Hue-Saturation),BT(Brovey Transform)和GS(GramSchmidt)等传统的替换类融合算法,在空间信息和光谱信息的保持上亦有较好的折中.     

北京1号小卫星多光谱影像全国镶嵌技术与制图研究

北京1号小卫星在轨运行一年多成功接收了覆盖中国各个行政区域的多光谱影像数据,为全国数字镶嵌图的研究提供了丰富的数据资料.针对北京1号小卫星特点进行关键技术和方法研究,形成了北京1号小卫星多光谱影像全国范围数据获取任务测控优化模式,解决了北京1号小卫星多光谱数据预处理中去条带、波段自动配准、MTF复原处理等关键技术,系统地、全面地阐述了全国镶嵌图制作的技术流程和方法.     

北京1号小卫星图像噪声评估

从理论和试验方面对图像的噪声评估方法进行了分析。结合北京1号小卫星特性, 进行了该类方法应用效能的评价, 讨论了分块评估噪声方法的最佳参数设置。选取满足噪声评估环境的图像, 实现了综合不同地表覆盖条件的北京1号小卫星图像噪声的评估。噪声评估结果与在轨测试情况的对比表明, 北京1号小卫星经过近3年的运行, 仍保持了较好的性能。     

An approach to extracting information of residential areas from Beijing-1 image based on Gabor texture segmentation

Abstract

According to the features of high-resolution panchromatic imagery of Beijing-1 small satellite, an approach to extracting information of residential areas is proposed in this paper based on Gabor texture segmentation. The algorithm extracts the features in different directions and different scales by building the Gabor filter, uses cluster analysis of multiple features to segment the image, and performs the fusion processing based on morphological scale space. It solves the problems in image processing resulting from low contrast between remote sensing objects and background, the blurring of image edges and high noise. It has the benefits of direction selection and frequency selection with strong self-adaptive ability. Our experiments prove the effectiveness of the approach for extracting information of residential areas from Beijing-1 high-resolution imagery.     

基于多进制小波变换的遥感影像融合

首先介绍了遥感影像融合的理论和方法 ,然后在讨论多进制小波理论的基础上 ,提出了一种基于特征的多进制小波变换的影像融合算法 ,该算法根据待融合影像分辨率之比确定采用多进制小波 ,从而最大限度的利用了待融合影像的信息 ,防止影像信息的丢失。通过对具体影像的实验 ,证明融合后的影像最大限度地保留了待融合影像的光谱信息 ,同时提高了待融合影像的清晰度和空间分辨率。文中给出了SPOT全色影像与SPOT多光谱波段影像、SPOT全色影像与TM影像的融合结果 ,并与其他方法进行了比较 ,证明了本方法的优越性和自适应能力     

植被指数在“北京一号”数据耕地提取中的应用研究

本文旨在研究探讨适合我国最新发射的高性能对地观测"北京一号"小卫星影像中耕地提取方法。通过分析"北京一号"小卫星数据的波段特征,以山东曲阜多光谱图像为试验数据,计算典型的6种植被指数,在Erdas中建立模型,进行了耕地提取试验,并以灰度图像融合数据人工判读的结果作为参考数据,进行了精度评定。将适合"北京一号"小卫星数据的最佳植被指数提取模型应用于整个山东省的耕地提取中,得到修正植被指数提取模型,从而在"北京一号"小卫星数据耕地提取应用领域做了有效尝试。     

分通道影像配准误差分析

为了保证CCD航测相机高几何分辨率和彩色成像两大特性,设计了一种“3 1”CCD航测相机成像模型,即采用3个独立光学系统的面阵CCD记录R、G、B分波段影像,和1路光学系统的单个大面阵CCD记录全色波段影像,重点分析了这种成像模型在同一曝光时刻所得的R、G、B分通道影像之间同名像点相对移位误差及对后续影像处理的影响,得到了一些有益的结论。     

分通道影像配准误差分析

为了保证CCD航测相机高几何分辨率和彩色成像两大特性,设计了一种"3 1"CCD航测相机成像模型,即采用3个独立光学系统的面阵CCD记录R、G、B分波段影像,和1路光学系统的单个大面阵CCD记录全色波段影像,重点分析了这种成像模型在同一曝光时刻所得的R、G、B分通道影像之间同名像点相对移位误差及对后续影像处理的影响,得到了一些有益的结论.     

北京1号小卫星监测非正规垃圾场的应用研究

以北京市平原区为研究区域,利用北京1号卫星(Beijing-1)融合数据,研究了非正规垃圾场的影像特征,建立了非正规垃圾场在小卫星影像上的判读标志,通过人机交互和计算机自动检测方法对北京地区的非正规垃圾场进行了判读分析和变化检测试验研究.验证发现:利用Beijing-1小卫星的全色和多波段融合影像对非正规垃圾场的识别精度可达90.3%;由于非正规垃圾场影像特征的不确定性,计算机自动变化检测方法不能替代人机交互判读,但可提高人机交互识别变化的效率.