Multi-class geospatial object detection and geographic image classification based on collection of part detectors

The rapid development of remote sensing technology has facilitated us the acquisition of remote sensing images with higher and higher spatial resolution, but how to automatically understand the image contents is still a big challenge. In this paper, we develop a practical and rotation-invariant framework for multi-class geospatial object detection and geographic image classification based on collection of part detectors (COPD). The COPD is composed of a set of representative and discriminative part detectors, where each part detector is a linear support vector machine (SVM) classifier used for the detection of objects or recurring spatial patterns within a certain range of orientation. Specifically, when performing multi-class geospatial object detection, we learn a set of seed-based part detectors where each part detector corresponds to a particular viewpoint of an object class, so the collection of them provides a solution for rotation-invariant detection of multi-class objects. When performing geographic image classification, we utilize a large number of pre-trained part detectors to discovery distinctive visual parts from images and use them as attributes to represent the images. Comprehensive evaluations on two remote sensing image databases and comparisons with some state-of-the-art approaches demonstrate the effectiveness and superiority of the developed framework.     

轨道约束的资源三号标准景影像区域网平差

考虑到同轨道拍摄的长条带卫星影像具有相同的误差分布特性,针对资源三号的标准景影像产品,提出了基于轨道约束的卫星影像区域网平差方法。首先,根据同轨相邻影像的偏移量计算轨道影像坐标系下的像点坐标;其次,通过同轨每景影像的RFM重新生成轨道影像的RFM,同时生成补偿格网;然后,根据基于像方仿射变换的RFM对轨道影像进行区域网平差;最后,利用求得的轨道影像的仿射变换参数重新计算原始单景影像的仿射变换参数。利用不同地区资源三号测绘卫星影像数据的试验表明,基于轨道约束的卫星影像区域网平差（以下简称轨道平差）在稀疏控制条件下,其精度明显好于单景影像平差的精度。在6控情况下,太行山试验区达到平面2.504m高程3.117m,在渭南试验区达到了平面4.061m高程2.895m。试验结果证明了轨道平差的有效性和可行性。     

面向航空倾斜影像空三转点的特征提取算子比较

首先对4种常见的尺度和旋转不变特征算子：SIFT,SURF,MSER,ORB进行简单的介绍。为定量比较各种特征算子在航空影像自动转点中的性能,本文提出了3种与倾斜影像相关的指标,并结合常用的4种指标组成本文的7个定量评价指标。在此基础上,采用一组倾斜影像数据进行了试验,结果表明,SURF/SIFT算子在航空倾斜影像空三转点中具有相对较好的性能,MSER次之,而ORB的效果较差。     

利用方向纹理特征从影像上搜索道路中心线

针对遥感影像道路中心线提取问题,提出利用方向纹理特征辅助道路中心线匹配搜索的思想,以人工给出的道路种子点和初始搜索方向为基础,运用方向纹理特征直接从遥感影像上匹配搜索道路的中心线。算法通过预测道路的宽度、弯曲等情况来自动调整纹理窗口的大小,因而能够很好地搜索到道路中心线,此外算法针对树木遮挡、车辆压盖设计了相应的处理策略。实验表明:该方法对遥感影像上不同类型道路均有很好的提取效果,且提取效率高于现有的道路提取算法。     

洛川黄土地层渗透性与孔隙性的关系

本文用逐步回归分析方法对洛川黄土孔隙性诸要素进行了变量筛选,选出了影响渗透系数的孔隙要素,并建立了随机数学模型,定量解决了影响渗透系数的孔隙多少和孔隙形状问题,初步确定出了洛川黄土地层透水性与孔隙性的关系。     

高分二号异轨立体数据的森林高度提取

森林植被碳储量的空间分布格局及其动态变化是陆地生态系统碳收支核算的基础。作为森林地上生物量的重要指示因子,森林高度的精确估算是提高森林植被碳储量估算精度的关键。现有研究已证明,由专业星载摄影测量系统获取的立体观测数据可用于森林高度提取,但光学遥感数据最大的问题是受云雨等天气因素的影响严重。区域森林地上生物量产品的生产需要充分挖掘潜在数据源。国产高分二号卫星(GF-2)虽然不是为获取立体观测数据而设计的专业星载摄影测量系统,但其获取的图像空间分辨率可达0.8 m,且具备±35°的的侧摆能力,在重复观测区域可构成异轨立体观测。本文以分别获取于2015年6月20日和2016年7月19的GF-2数据作为立体像对,其标称轨道侧摆角分别为0.00118°和20.4984°,以激光雷达数据获取的林下地形(DEM)和森林高度(CHM)为参考,对利用GF-2立体观测数据进行森林高度提取进行了研究。通过对立体处理得到的摄影测量点云的栅格化得到DSM,以激光雷达数据提供的DEM作为林下地形,得到了GF-2的CHM。结果表明GF-2提取的CHM与激光雷达CHM空间分布格局较为一致,两者之间存在明显的相关性,像素对像素的线性相关性(R2)达到0.51,均方根误差(RMSE)为3.6 m。研究结果表明,在林下地形已知的情况下,GF-2立体观测数据可用于森林高度估算。     

激光测高数据辅助卫星成像几何模型精化处理

资源三号02星(ZY-3 02)作为资源三号系列的第2颗卫星,于2016年5月30号成功发射,其主要服务于中国空间基础建设等重大工程,星上搭载了中国首个对地观测试验性激光测高载荷。高程精度作为立体测图的重要指标,达到其精度要求的困难程度远大于平面。在借鉴目前较成熟的卫星影像区域网平差理论的基础上,结合近年来激光测高数据精度的大幅提升以及ZY-3 02星激光测高数据的特点,首次提出了激光测高数据辅助卫星立体影像进行成像几何模型精化处理的通用理论。首先,利用传统的区域网平差算法对所处理影像进行高精度连接点匹配处理,并对其进行无约束的自由网平差处理,获得高精度相对精度及不亚于原始成像几何模型的绝对精度;其次,根据激光测高数据3维坐标和精化后参考影像成像几何模型获取激光数据参考影像坐标;然后,将参考影像坐标通过几何模型映射获取目标影像上待匹配影像坐标,通过连接点匹配算法,对待匹配目标影像坐标进行精化获取高精度像方同名点;最后,以同名点作为高程控制进行区域网平差计算,对影像成像几何模型进一步处理,获取高精度补偿参数。通过湖北、青海两测区的试验,以激光测高数据辅助卫星影像几何模型精化精度可分别达到1.97 m、3.23 m,结果表明本文提出的方法可有效提高卫星立体数据测图精度。     

地心地固坐标系有理多项式系数模型探讨

针对遥感影像处理中多源影像联合定位研究的不足,该文在地心地固坐标系(ECEF)中构建航天光学与SAR影像的有理多项式(RPC)模型,给出了计算ECEF中RPC参数虚拟控制点的获取方法,分析了大地坐标系与ECEF中虚拟控制点格网的形变特点,并选取5种光学与SAR影像进行了RPC参数拟合试验,验证了模型的可行性。结果表明ECEF坐标系RPC模型不仅能够克服大地坐标系RPC模型存在应用盲区的缺点,也有利于通用模型和严密模型结合,在统一的坐标系中实现多源影像的联合定位。     

山地地区高分卫星影像正射纠正

随着国内外对地观测卫星技术的不断进步,山地地区高分卫星影像获取能力大幅提升。针对山地区域高分卫星影像云雾多、成像阴影多、纠正位置精度控制难等问题,该文提出山地区域高分卫星正射纠正生产方案。试验证明,经过大气校正、可视化的地形修复等处理后可解决薄雾去除和影像扭曲变形等问题;同时,GPU并行计算可实现影像快速融合、控制点自动选择等操作,提高生产效率,可为山地区域高分卫星影像快速处理提供参照。     

基于纹理特征的SAR影像各拉丹冬冰川信息提取

冰川面积是监测冰川变化信息的重要参数。本文以各拉丹东地区为例,根据冰川区域特有的纹理特征,选取时间间隔为35天的ENVISAT ASAR干涉对,利用灰度共生矩阵提取纹理特征,通过波段组合进行监督分类,进而提取研究区冰川面积。同时以Landsat TM光学影像为依据,评价利用纹理特征提取结果的精度。研究表明:基于纹理特征并利用SAR影像提取冰川面积的方法是可行的,为提取冰川信息提供了又一可靠手段。