基于进化建模方法的HJ-1 CCD黄海悬浮物和叶绿素a浓度遥感反演模型研究

本文利用实测数据集,发展了基于进化建模方法的HJ-1CCD黄海悬浮物(TSM)和叶绿素a浓度(Chl a)遥感反演模型,建模过程中有针对性地设计了适合水色反演的端点集和函数集,并利用转基因方法引入水色先验知识。经实测数据检验,TSM反演的平均相对误差约为31%(相关系数R2为0.96),Chl a反演误差约为33%(R2为0.88)。分析了模型对输入误差的敏感性,当输入端引入±5%的误差时,模型误差的波动在大多数情形下都可控制在±10%以内。与神经网络模型相比,本文发展的进化模型具有检验精度高、结构简单等优势。利用不同季节的黄、东海实测数据进行了模型精度的独立检验。本文的研究工作表明,进化建模方法适用于水色遥感反演建模问题,可由程序自动生成多个满足精度要求、结构形式多样的显式模型,为水色反演应用提供了多种选择,对于拥有数百个波段的高光谱数据水色反演具有更大的应用潜力。本文最后探讨了进化建模方法的改进方向。     

Concurrent Upward Lightning Flashes from Two Towers

Upward lightning flashes initiated simultane- ously from two towers separated by a distance of 3420 m were analyzed in detail based on high-speed camera images and S-band Doppler radar echo intensity. Both discharges lasted more than 250 ms and were self-initiated from the towers in the form of upward positive leaders with a time difference of less than 4 ms. Abundant recoil leaders oc- curred transiently in the remnant channel sections during the development of the upward lightning. The number of recoil leaders over the lower tower was greater than over the higher tower. When the concurrent upward flashes occurred, the radar echo intensity in the area of the towers was no more than 45 dBZ and the towers were separately located beneath two echo centers with low altitudes of 2-3 kin.     

Event Scenario Analysis for the Design of Rockslide Countermeasures

The Torgiovannetto quarry（Assisi municipality,central Italy） is an example of a site where the natural equilibrium was altered by human activity,causing current slope instability phenomena which threaten two roadways important for the local transportation.The quarry front,having a height of about 140 m,is affected by a 182,000 m3 rockslide developed in intensely fractured limestone and is too large to be stabilized.In 2003 some tension cracks were detected in the vegetated area above the quarry upper sector.From then on,several monitoring campaigns were carried out by means of different instrumentations（topographic total station,extensometers,inclinometers,ground-based interferometric radar,laser scanner and infrared thermal camera）,allowing researchers to accurately define the landslide area and volume.The latter’s major displacements are localized in the eastern sector.The deformational field appears to be related to the seasonal rainfall.The landslide hazard associated with the worst case scenario was evaluated in terms of magnitude,intensity and triggering mechanism.For the definition of the possible runout process the DAN 3D code was employed.The simulation results were used in order to design and construct a retaining embankment.Furthermore,in order to preserve both the safety of the personnelinvolved in its realization and of the roadways users,an early warning system was implemented.The early warning system is based on daily-averaged displacement velocity thresholds.The alarm level is reached if the prediction based on the methods of Saito（1969） and Fukuzono（1985） forecasts an imminent rupture.     

利用光流配准进行嫦娥一号CCD多视影像超分辨率重建

月面起伏较大导致嫦娥一号CCD多视影像之间的形变是非刚性的,传统的基于仿射变换配准的超分辨率重建方法很难取得理想的效果。本文提出了一种新的基于光流配准的超分辨率重建方法,该方法采用双边总变分(bilateral total variation,BTV)超分辨率重建方法迭代求解高分辨率影像,迭代初始值由光流配准后的多视影像共同产生,并在迭代求解高分辨率影像的过程中更新光流场。实验结果表明,本文方法解决了嫦娥一号CCD多视影像超分辨率重建中的亚像素精确配准问题,重建影像的空间分辨率显著提高,细节分辨能力增强。     

融合嫦娥一号CCD影像与DEM数据的月球撞击坑自动提取和识别

针对现阶段月球撞击坑定量信息提取不足和误提取的问题,本文提出了一种融合CCD影像和DEM数据进行撞击坑的自动提取及识别的算法。（1）在太阳光照下,撞击坑的影像特征满足特定的规律,通过条件匹配在CCD影像中提取撞击坑;（2）在DEM中,利用撞击坑坑壁点的坡向值的连续性,对影像中误提取的撞击坑进行剔除;（3）在DEM中,利用撞击坑边缘点法向量的突变性,提取撞击坑边缘点并进行拟合,计算撞击坑的参数,通过坑底点云所占比例以及剖面线特征识别撞击坑的类型。经过“嫦娥一号”影像与DEM数据的验证,该算法在高纬度月球撞击坑分布均匀的区域应用效果较好。     

嫦娥一号三线阵CCD数据摄影测量处理及全月球数字地形图

CCD立体相机是搭载在嫦娥一号探测器上的主要载荷之一,用于获取空间分辨率为120m的前视、正视与后视3个不同视角的月表三线阵遥感影像数据。嫦娥一号共获取1000多轨图像数据,本文筛选其中的628轨影像制作了全月地形数据。采用SIFT特征匹配和最小二乘匹配结合的方法有效解决了月面纹理匮乏、低反照率、低对比度月球影像匹配的技术难题,匹配精度约0.3个像素;采用独立模型区域网平差法解决了CE-1三线阵影像的测区平差、全月球平差、无控制点月面定位等一系列关键技术问题。在此基础上,制作了全月球数字地形图,平面位置精度和高程精度分别为192m(1σ)和120m(1σ)。地形图地形细节表达层次分明、清晰可辨,能清晰分辨出撞击坑底部、撞击坑或山脉侧壁、月海平面等月面地形特征的详细细节。通过比较,全月球数字地形图数据在数据覆盖和完整性、平面位置精度、高程精度、空间分辨率等方面均明显好于国际现有全月球数字地形数据。     

基于非线性优化的摄像机2D标定法

基于平面靶标,利用不同的非线性优化方法精确标定摄像机的线性参数以及畸变参数。基于绝对二次曲线的图像（IAC）构成约束方程,线性求解线性模型内外参数的初始值,在此基础上充分考虑非线性模型中的径向畸变和切向畸变,利用Rodrigues旋转公式减小优化参数的个数,分别采用最速下降法和LM最优化方法求解精确参数。实验结果表明,基于非线性优化的2D标定法能够简化初始值的计算,获得精确的非线性参数,最速下降法具有较快的收敛速度,LM算法能够获得更小的投影误差,且利用优化工具箱可以显著减小计算难度。可以根据实际需要选择不同的优化算法,实现摄像机的快速精确标定。     

Alta U9000相机噪声的测试与分析

CCD在成像过程中不可避免地引入一定的噪声,这些噪声将对以图像检测为基础的CCD各种工程应用带来误差。本文分析了各种CCD噪声的来源及其数学性质,并对科学级CCD Alta U9000相机的各种噪声进行了量化分析,给出了暗电流噪声、成像电路噪声及随机噪声的变化规律;对不同积分时间的图像进行了噪声抑制实验。实验证明,根据对U9000 CCD噪声的预先测试数据,其噪声中的暗电流噪声、成像电路噪声等系统噪声可以得到很大的抑制,而随机噪声无法抑制。     

嫦娥二号CCD立体相机数据预处理与数据质量评价

嫦娥二号是中国探月工程二期月面软着陆和巡视探测的先导星,经过为期半年多的科学探测,CCD立体相机获取了空间分辨率7 m的全月球影像数据,对于后续月球探测和月球科学研究具有非常重要的意义.本文介绍了CCD立体相机的数据获取、数据预处理、数据格式和数据质量情况,有助于月球科学家了解数据产品情况,挖掘数据中更多的科学信息,开展月球科学研究.     

HJ-1卫星CCD图像信噪比评估

采用基于边缘块剔除的局部方差法对我国HJ-1环境卫星CCD图像的信噪比进行了评估,选取满足噪声评估环境的图像,分析了HJ-1/CCD影像各个波段的信噪比特征。结果表明,HJ-1/CCD影像第3波段信噪比最高,第4波段相对较低;与美国Landsat/TM图像相比,HJ-1/CCD图像信噪比整体上更高。