宽视场遥感相机像移速度模型及补偿策略

宽视场遥感相机在轨成像期间,受地球自转、卫星颤振、姿态机动等因素影响而产生像移,导致成像质量降低。为此,提出了一种适用于宽视场遥感相机的像移速度模型,并考虑了离轴角对计算精度的影响,推导了离轴三反相机像移速度和偏流角解析式。以某卫星为例,仿真分析了3种典型成像模式下像移速度和偏流角在焦面的分布情况,仿真结果与定性分析结果一致,验证了像移速度模型的正确性。在此基础上,针对侧摆兼具俯仰成像模式,提出了相应的像移补偿策略。补偿效果表明,卫星侧摆35°兼具俯仰35°成像时,采用全局优化偏流角匹配策略能保证整个焦面区域的调制传递函数（modulation transfer function,MTF）均大于0.95（16级）;采用局部优化偏流角匹配策略能保证焦面重点观测目标的MTF大于0.95（96级）;采用提出的像移速度匹配策略在分11组调节行周期情况下,能保证整个焦面区域的MTF均大于0.95（16级）。仿真结果表明,提出的像移补偿策略能有效解决侧摆兼具俯仰成像时的像质下降问题,可为宽视场遥感相机像移补偿提供可靠依据。     

微振动对刚体空间相机图像质量的影响分析

航天光学遥感卫星的在轨微振动会对空间相机的成像质量造成影响。本文首先提出一种划分高频、低频振动的方式。然后将空间相机看做刚体,按照微振动带来相机位移、相机位移引起图像像移、像移导致MTF下降的顺序逐层进行分析,形成微振动对刚体空间相机成像影响的数学模型。最后提出一种空间相机对微振动的振幅要求的计算方法。     

极轨星载TDI CCD相机的像移及恢复算法研究

根据TDICCD特殊的工作方式，预测了由于地球自转而引起的极轨星载TDICCD相机的特殊像移及其对图像的影响，根据TDI像移产生的机理建立了数学模型，并求出了像移恢复滤波器的数字表达式，经过计算机仿真证明图像恢复算法有效。     

星载相机轨道末期成像模型及图像复原算法

通过对光学卫星轨道末期成像面临的像移失配的研究,从能量的观点出发建立了TDI CCD (时间延迟积分电荷耦合器件)推扫成像通用模型(GMPI),基于该模型提出了一种像移失配工况下的非常规遥感成像方式,引入了信号滤波器的表示方法,将GMPI模型简化成为易于计算的TDI CCD推扫成像滤波器模型（FMPI）,对轨道末期遥感图像混叠效应进行了定量分析,并给出了基于成像机理及成像参数的图像恢复处理方法。通过实际成像实验获取了像移速度失配下的图像并通过图像恢复算法进行处理,得到了比半盲式复原算法更好的图像恢复效果。     

关于数字航测相机像移补偿问题

航测相机像移补偿有两种方法 :一是在相机的焦平面上 ,使感光平面沿飞行方向 ,在曝光瞬间作一微小位移 ,以改正因摄影平台相对于被摄目标的运动引起的像点位移 ;二是在曝光瞬间 ,使相机作一微小的俯仰角旋转 ,以改正因摄影平台相对于被摄目标的运动引起的像点位移。前者简称为焦平面平移改正法 ,后者可称为俯仰旋转改正法。本文中研究了这两种像移补偿方法的差异和所能达到的精度水平及其适用范围     

DEM数据辅助的星载SAR俯仰向数字波束形成

俯仰向数字波束形成(DBF)处理是星载合成孔径雷达(SAR)实现高分辨率宽测绘带成像的关键。然而,在处理较大地形起伏区域的回波信号时,传统俯仰向波束扫描(SCORE)方法会出现波束指向偏差问题,导致接收回波的增益降低,影响SAR系统成像性能。针对这一问题,本文详细分析了高分宽幅星载SAR系统的俯仰向DBF接收波束扫描指向问题,提出了一种基于数字高程图(DEM)的俯仰向DBF处理方法。该方法基于星载SAR成像几何模型,首先利用成像场景的DEM数据和卫星轨道参数计算距离门单元对应的地面高程值,并进一步计算距离门单元对应的目标波达角,然后根据该对应关系计算每个距离门单元的俯仰向DBF加权矢量,从而确保在俯仰向DBF处理过程中接收波束指向正确。通过X波段的星载SAR系统进行仿真实验,结果表明(1)当地面高程值大于1.9 km时,传统SCORE方法处理得到的目标信号幅度下降都超过2.8 dB,本文方法处理得到的目标信号幅度下降都小于0.4 dB,本文方法优于传统SCORE方法;(2)由DEM数据误差导致的地面目标高程偏差对本文方法影响较小。因此本文方法能够有效改善地形起伏较大区域的回波信号接收增益。     

基于DEM的遥感数据复原方法研究

介绍了一种基于数字高程模型（DEM）的遥感数据复原新方法。此方法将地形因子作为最主要的作用因子，不考虑卫星传感过程中的随机影响。首先，根据基础地理数据，按其等高线层生成DEM； 然后，利用DEM，通过实测样点、DEM和经过纠正的遥感数据的信息融合，进行遥感数据中像元样点的坡度、坡向分析，建立DEM与遥感信息的相关关系模型，以数学统计方法描述地形因子对遥感数据的作用机理； 最后，进行逐像元的遥感信息复原(归一化)。结果表明，该方法具有较好的信息复原效果，可消除或减少地形对遥感数据的影响，增强遥感技术在山区复杂地形下的实用性。     

利用ASTER立体像对提取相对DEM及正射影像地图制作

本文探讨在PCIGeomatica软件支持下,应用四川省泸州地区ASTER立体像对数据自动提取DEM及其正射影像地图制作。通过与当地实测地形图(1∶50000)比较,表明在平坦地区ASTER DEM与实测地形图吻合很好;在高程变化较大的区域由于太阳高度、方位影响和ASTER后视成像存在着较大的叠掩和阴影效应,ASTER DEM和实测DEM存在一些差异,但总体上可以满足中小比例尺(1∶500,000到1∶1000,000)地图应用。ASTER的应用为DEM的快速提取和正射影像地图制作提供了一种新的途径。     

嫦娥三号导航相机测图能力分析及地形重建

基于立体相机成像模型并结合相机参数对嫦娥三号导航相机3维测图能力进行分析,利用摄影测量原理和误差传播定律对巡视器30 m范围内的DEM精度进行了理论分析,推导出导航相机立体影像获得的采样点精度公式,并绘制了DEM的平面精度图和高程精度图;同时使用多线程技术开发了基于导航相机立体影像的地形快速重建算法,利用多线程技术完成影像的特征匹配和密集匹配,并通过分块内插生成DEM。该技术应用于嫦娥三号任务中,有力地支持了嫦娥三号遥操作路径规划相关任务。     

高分辨率数字航测相机现状和思考

本文根据国内外数字航测相机发展的实际情况，对于新型数字航测相机视场角、影像分辨率、像移补偿、摄影间隔和影像存贮器容量、相机系统的动态定位与定向以及真彩色与多光谱摄影等技术问题进行了分析并给出了相应的结论。     

基于PCI2012系统的WorldView-2立体影像DEM自动提取方法研究

利用航天遥感卫星立体影像自动提取数字高程模型是当前研究的热点之一,PCI2012系统则是常用的遥感卫星影像处理系统。PCI2012系统在自动提取DEM时应用所采用的影像校正模型主要有通用成像模型和严格物理模型两种模型。本文基于PCI2012系统,利用WorldView-2立体影像数据,对同一地区分别采用以上两种不同的校正模型提取DEM,对获取的DEM精度进行了对比,并分析了影像DEM精度的主要因素。     

天宫一号高光谱成像仪严密成像几何模型研究

为了获得高信噪比影像数据,天宫一号高光谱成像仪采用了运动补偿技术增加探测器积分时间的成像模式.针对此种成像方式,本文分析了成像仪的成像特点与发射镜的运动规律,建立了反射镜角度与观测矢量的几何关系,形成了基于天宫一号高光谱成像仪的严密成像几何模型.该模型符合反射镜运动补偿条件下像点与对应地物点的几何关系,通过理论精度分析和实际应用验证了纠正模型的正确性,并能获得与理论相符的实际几何定位精度.     

国产机载微型InSAR系统的DEM精度分析

针对我国一些多云、多雨地区光学影像获取困难,且国内机载InSAR系统获取DEM精度普遍较低的问题,该文以国产机载微型InSAR系统为依托,首先,对InSAR原理和DEM获取流程进行了分析,着重对运动补偿和基线估计方法进行了归纳分析;其次,使用实验数据对国产机载微型InSAR系统的高程精度进行了验证分析,检查点高程中误差为0.44m,结果表明使用国产机载微型InSAR系统可以获取高精度DEM数据,满足我国测量规范对于丘陵地区1∶5 000成图比例尺地形图的要求;最后,为了进一步提高国产微型InSAR系统的测量精度,对控制点位置、定标器、DEM局部编辑等方面提出了建议。     

基于几何配准的多模式SAR影像配准及其误差分析

星载合成孔径雷达影像干涉处理时所需方位向配准精度因成像模式的差异而有所不同,目前在精密轨道条件下以几何配准为基础辅以影像信息的配准方案因其严格的理论模型和较高的精度成为干涉处理的首选。本文以TerraSAR-X影像为例,论证了不同成像模式影像所需的配准精度和卫星轨道精度,并通过理论分析和试验证明了精密轨道条件下,利用几何配准即可满足TerraSAR-X等卫星的条带模式影像干涉处理的需要;聚束模式影像需要在几何配准的基础上利用影像相干性或谱分集进一步优化配准结果。鉴于增强谱分集偏移量估计精度最高,本文进一步利用增强谱分集对比分析了不同轨道不同DEM条件下的几何配准误差。研究结果表明:卫星轨道切向误差是几何配准的主要误差源,目前常用3种DEM几何配准差异远小于0.001个像素,均可满足Sentinel-1影像干涉配准的需要。     

基于系统模型的CCD图像MTF补偿及误差分析

航天线阵推扫CCD图像在获取、传输过程中存在图像模糊的现象,而MTF是评价CCD图像质量的最可靠指标。为了改善图像质量,通过分析影响MTF的主要因素,提出基于系统模型的MTF补偿方法:首先建立系统模型,提出模型参数的估计方法,然后结合约束最小二乘算法复原图像。在仿真实验中,模拟图像的模糊和加噪过程,利用MTF模型复原图像,并评价MTF补偿图像质量,定量分析模型参数估计误差对图像复原结果的影响。实验结果表明:基于系统模型的MTF补偿方法能够有效而简便地复原图像,提高图像质量。     

不同格网密度的DSM/DEM对影像分类精度的影响研究

在无控制点的卫星影像正射校正中,大多采用DSM/DEM数据作为辅助数据来消除或限制因地形起伏引起的形变,然而经不同格网密度的DSM/DEM正射校正后的影像对后续处理会产生不同程度的影响,如对地物分类精度产生影响。针对这一问题,本文分别采用不同的DSM/DEM数据(China DSM 15 m、ASTER GDEM 30 m和SRTM 90 m)对资源三号影像进行正射校正,然后对正射校正后影像利用支持向量机进行分类,比较正射校正后影像结果的分类精度。结果表明:在相同重采样方法下,影像经China DSM 15 m DSM正射校正后结果的分类精度优于ASTER GDEM 30 m DEM和SRTM 90 m DEM。     

几何失真对SAR图像匹配的影响及校正方法分析

合成孔径雷达SAR用于图像匹配导航系统,可大大提高导航精度。然而地形起伏和大气干扰等因素使得SAR实时图存在几何失真,降低了匹配性能。通过对SAR实时图几何失真成因分析,提出了一种二维可分离的几何校正方法,并得出方位向几何失真可跟随成像处理预先校正,图像后处理只需校正距离向。利用数字高程模型DEM和正射图模拟得到了3幅具有不同地形特征的SAR实时图,并分别利用3种几何校正方法对其进行统计实验,得到了不同地形SAR实时图几何校正方法选取的准则。     

DEM Extraction in Urban Areas Using High-Resolution TerraSAR-X Imagery

Three-dimensional (3D) spatial information is crucial for improving the quality of human life through urban planning and management, and it is widely utilized due to its rapid, periodic and inexpensive acquisition. In this context, extraction of digital surface and elevation models (DSM and DEM) is a significant research topic for space-borne optical and synthetic aperture radar (SAR) remote sensing. The DSMs include visible features on the earth’s surface such as vegetation, forest and elevated man-made objects, while DEMs contain only the bare ground. In this paper, using TerraSAR-X (TSX) high resolution Spotlight (HS) images, high-resolution interferometric DEM generation in a part of Istanbul urban area is aimed. This is not an easy task because of SAR imaging problems in complex geometry of urban settlements. The interferometric processing steps for DSM generation were discussed including critical parameters and thresholds to improve the quality of the final product and a 3 m gridded DSM was generated. The DSM-DEM conversion was performed by filtering and the quality of generated DEM was verified against a reference DEM from stereo photogrammetry with 3 m original grid spacing. The achieved root mean square error of height differences (RMSZ) varies from 7.09 to 8.11 m, depending on the terrain slope. The differential DEM, illustrates the height differences between generated DEM and the reference DEM, was generated to show the correlation between height differences and the coherence map. Finally, a perspective view of test area was created draping extracted DEM and a high-resolution IKONOS panchromatic image.     

数码城市空间数据模型与可视化研究

提出了一种新的基于三维矢量图形、数字地面模型与数字地面正射影像相结合的数码城市空间数据模型，介绍了基于这一模型的软件平台原型－CCGIS，并对未来数码城市构建技术进行了分析与展望。