相邻TDI CCD卫星影像的匹配拼接

为了获取较大的卫星影像幅宽,通常在传感器焦平面内交错排列多个时间延迟积分(TDI)CCD。由于分片影像具有同源性、同时性和一定的重叠度,采用图像匹配的方法选取大量连接点可以较好地将影像拼接起来。首先分析了TDI CCD成像的主要影响因素;然后在标准影像上提取出大量的、均匀分布的特征点,利用成像设计参数预测同名点位置;最后采用垂直轨道方向直接平移、沿轨道方向分段改正的重采样策略获得拼接影像,有效地避免了因地形起伏带来的拼接错位。实验结果表明,采用该方法处理后的分片影像拼接效果良好,满足后续处理的要求。     

一种非共线TDI CCD成像数据内视场拼接方法

星载非共线TDI CCD成像数据的高质量内视场拼接是保证影像后续处理和应用的基础。本文提出了一种非共线TDI CCD成像数据内视场拼接方法,该方法基于物方投影面和相机的传感器几何模型,建立了从拼接影像像点到原始影像像点的坐标转换关系,进而采用间接法影像纠正的方式对原始影像进行重采样生成拼接影像。本文在描述非共线TDI CCD严格成像几何模型之后,详细叙述了方法的基本原理、潜在的误差来源以及方法的实现流程,并通过ZY-1 02C卫星的高分辨率（HR）相机成像数据进行了试验验证,对拼接精度的分析与评价证明了方法的可行性。     

资源三号测绘卫星传感器校正产品几何模型

资源三号测绘卫星为了获取较大的幅宽和较高的空间分辨率,其三线阵相机和多光谱相机采用了多片CCD拼接成像的方式获取地面影像。如直接提供分片的CCD影像产品,用户难以使用。传感器校正产品解决了CCD影像拼接的问题,拼接后的影像不仅视觉无缝,同时几何无缝。该产品同时解决了多光谱波段间配准的问题,且生产过程中引入的投影差误差和交会误差可以忽略不计。该产品消除了大部分畸变,故拥有极高的RFM替代严密成像几何模型精度。本文利用安平和登封地区的三线阵数据进行验证,试验区三线阵传感器校正产品RFM替代精度优于1%像元,无地面控制点立体定位精度优于15 m,带控制点平面误差在3 m以内,高程误差在2 m之内,且三线阵平差平面定位精度要优于两线阵。     

特征与错位拟合的CCD图像无缝拼接

针对“天绘一号”01、02星高分辨率相机品字形CCD机械结构的特点, 分析了引起高分辨率片间CCD图像错位的影响因素, 利用实验数据定量描述了片间CCD图像错位现象。提出了基于特征的图像重叠区域同名点自动提取和优化方法, 针对错位帧数据建立了错位拟合函数修正模型。预处理试验表明本文所述方法有效解决了高分辨率相机的图像错位问题, 实现了CCD图像的无缝拼接。     

TDI CCD交错拼接推扫相机严格几何模型构建与优化

时间延迟积分电荷耦合器件(TDI CCD)交错拼接推扫相机,是指焦平面上交错成两行排列多个TDI CCD阵列,并采用推扫成像方式的光学相机。为兼顾空间分辨率与地面覆盖宽度,当前较多的高分辨率光学遥感卫星都搭载了此类相机。本文总结了此类相机的成像原理和特点,基于成像瞬间多片CCD共享一套外方位元素的特点构建了该类相机的"整体几何模型"。针对定位过程中的外部误差和内部误差,基于整体几何模型设计了相应的内外误差补偿方案,对该类相机几何模型的优化进行了研究。以8片TDI CCD交错拼接的天绘一号(TH-1)卫星高分相机原始影像为试验数据设计了多组试验对本文方法进行验证。结果表明:本文的整体几何模型可严格描述该类相机的原始几何物像关系;仅进行外部误差补偿时,影像定位精度显著提升,但各分片CCD影像残留有不同的系统误差;仅进行内部误差补偿时,影像定位精度没有显著提升,但各分片CCD影像定位精度的一致性得到明显改善;对内部、外部误差均补偿后,影像在X、Y、Z方向的定位精度皆优于2m,且各分片CCD影像定位精度具备一致性;将计算出的内部误差补偿参数应用于成像时间间隔22d的其他多景影像时仍达到了同样的定位精度。     

环境减灾卫星CCD影像精纠正方法研究

针对环境减灾卫星配备的CCD传感器宽幅侧视观测特点,构建了一种在线阵传感器共线方程基础上的扩展几何模型。用多项式和分段Hermite插值拟合卫星外定向参数,用高次多项式拟合成像畸变,应用谱修正解法克服系统病态造成的不收敛问题。针对该模型对图像控制点分布的特殊要求,提出一种基于二分图匹配算法的控制点自动搜索策略。实验表明,本文模型对于环境减灾卫星CCD影像的几何纠正精度以及对求解所需条件数的要求,都优于现有的通用模型方法。     

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。     

基于SURF算法的雪地图像特征提取与配准

设计了一种针对雪地图像特征提取与配准的方案,首先基于SURF算法提取图像特征点,然后通过MSAC算法进行匹配点对提纯,并通过SVD分解实现矩阵的求解,最后依据求解结果进行了图像的配准,并从重投影误差、转换矩阵、不同算法匹配性能对比等方面对设计方案进行了验证、分析。实验结果表明:SURF算法提取的内点数分别占2幅图像提取特征总数的16.03%和20.03%;在相同的像素阈值下,投影变换由于考虑了图像的旋转、平移、缩放、切变和射影等参数,与仿射变换和相似变换相比,能够比较全面地反映倾斜摄影图像间的内在变换关系;本方案获得的拼接图像无明显错位,色彩过渡自然,无拼接缝。     

空地数据链系统中图像自动剪切方法研究

在空地数据链路通信中，鉴于存在需要传输的各种机载图像传感器的数据量越来越大与已有的数据链带宽相对较小的矛盾，为了提高数据链路在战场环境中的图像传输效率，对于用CCD航空相机以中心投影方式获取的静态图像数据，要求远程快速高保真地进行信息传递，提出了一种机载自动数据缩减方案。该方案的关键步骤是图像的自动匹配与剪切，它的实现算法利用了航拍相邻图像间具有强逻辑相关性的特点，基于二维仿射变换模型，使用通过傅里叶-梅林变换计算得到的图像匹配参数，在没有检测到突现目标的情况下，对相邻图像中的场景重叠部分进行自动剪切操作。自动剪切及镶嵌的试验结果表明，本算法复杂度较低，鲁棒性和可操作性较强，能够有效地缩减下行链路中待传输的数据量，具有进一步实用化的潜力。     

ZY-3卫星在轨几何标定方法

在分析资源三号卫星成像特性和物理结构的基础上,提出了基于拼接CCD的分段多项式系统误差模型,同时对资源三号卫星的姿轨数据进行分析研究,提出逐点带权多项式姿轨模型。采用资源三号卫星的高精度模拟数据进行在轨几何标定实验,验证了拼接CCD的分段多项式和逐点带权多项式更加适合于资源三号卫星的在轨几何定标。