国产光学卫星正射影像产品及自动生成算法

正射校正是卫星遥感影像后续处理、分析与应用的必要基础,而目前光学卫星数据自主定位精度尚不能达到1—2像元,正射影像产品的生产仍需依赖地面控制点对成像几何模型进行修正。针对国产光学卫星数据的现状、特点和应用需求,中国遥感卫星地面站自主研发了国产光学卫星正射影像产品和自动正射系统,本文从精细化影像自动配准、成像几何模型优化、影像正射校正、几何不确定度评估、太阳照射和卫星观测角度计算、基于地理格网的影像剖分等方面对相关产品及其自动生成算法进行介绍。其中,基于L1范数约束最小二乘的RPC模型全参数优化方法,可在影像幅宽较大或几何定标精度不足时获得比常规附加像方仿射变换参数的RPC模型更高的校正精度;提出顾及控制点精度的区域网平差方法,在利用从空间分辨率较低的参考影像获取的控制点修正成像几何模型时,可在满足参考影像几何约束的前提下,通过多次观测减小成像几何模型的随机误差、提高影像的几何定位精度;基于不确定度传播理论,建立了正射影像产品逐像元几何不确定度评估方法。试验结果表明,本文算法可用于规模化的正射影像产品生产,分布于全国不同区域的实测检查点表明所生产的16 m分辨率国产高分正射影像产品绝对几...     

利用曲波域BivaShrink模型进行SAR图像去噪

从SAR图像Curvelet变换系数的统计特点出发,将Curvelet变换与子带相关去噪(BivaShrink)模型相结合,提出了一种新的基于Curvelet变换的SAR图像去噪方法。通过计算方差一致性范数和区域能量比,联合当前层和父层曲波系数,共同确定局部自适应窗口,从而最优估计Curvelet系数的阈值萎缩因子,实现降噪功能。实验结果表明,对于高分辨率SAR图像,该算法不论是在噪声的去除还是在结构信息等细节的保持上,均不同程度地优于其他常用斑点去噪方法,主观视觉效果和数值指标都有较好改进。     

SAR图像河流提取的主动轮廓模型的稳健估计算法

针对现有主动轮廓模型无法精确提取SAR图像中河流的难题,提出了一种结合L₁范数和拉普拉斯能量的主动轮廓模型。首先,将Chan-Vese(CV)模型中L₂范数形式的外部能量约束项替换为L₁范数形式的外部能量约束项,得到新的能量泛函;其次,提出了一种基于拉普拉斯核函数的外部能量约束项,并将其添加到上述能量泛函中,同时赋予两种外部能量约束项不同的调节系数;最后,引入曲线内外区域像素灰度绝对中位差的均值替代模型中的常数曲线内外能量权值,以得到完整的提出模型。针对实际SAR图像进行河流提取,结果表明:与现有主动轮廓模型相比,本文提出的模型在河流提取准确性和提取效率两方面具有明显优势。     

基于Lp范数稀疏优化算法的重力三维反演

三维密度反演已经成为重力数据定量解释的常规方法,但由于重力数据本身并没有深度分辨率,为了减少由此引起的重力反演的非唯一性,常用的手段是引入额外的先验信息.本文提出了一种重力三维稀疏反演（以下简称稀疏反演）方法,该方法通过求解物性上下界约束时的L_p范数（0 ≤ p ≤ 1）稀疏优化问题,来获得具有尖锐边界的解.与传统的L₂范数反演方法相比,稀疏反演方法可以更加有效地利用已知的物性信息,获得深度分辨率更高的反演结果.此外,我们也分析了稀疏反演方法与二值、三值反演算法的等价性以及在实际应用中需要注意的问题.最后,通过模型试验以及矿区实测数据反演验证了稀疏反演方法的有效性.

     

三维大地电磁自适应L1范数正则化反演

常规三维大地电磁反演的正则项为L₂范数,它以电阻率空间分布函数处处光滑为模型期望,弱化了算法对电性突变界面的分辨能力.本文实现了正则项为L₁范数的三维大地电磁反演算法,让模型空间梯度向量更有机会取得稀疏解,在充分正则的迭代下能够有效突出模型真实电性界面.为避免L₁范数零点不可导带来的求解困难,使用迭代重加权最小二乘法把原问题转换为一系列L₂正则子问题迭代求解.每个子问题的极小方法使用改进型拟牛顿法,其下降方向既能保证正则项海塞矩阵的精确性,又能允许反演过程随迭代灵活更新正则因子.使用比值法或分段衰减法自适应更新正则因子以避免迭代早期陷入奇异解,从而提升反演收敛的稳定性并降低初始模型依赖度.合成的无噪数据反演表明L₁正则算法的模型恢复效果优于L₂正则;不同噪声水平的合成数据反演表明本文的算法具有稳健性;实测数据反演对比表明在合理的正则因子调整策略下,L₁正则反演结果的模型分辨率优于L₂正则.另外,不同初始模型的反演...     

方差分量估计的通用公式

应用最小二乘原理将方差分量估计公式从参数平差模型推广到概括函数平差模型。通过选取恰当的权阵,基于概括函数模型的最小范数二次无偏估计及赫尔默特法得到的公式均是本文的特例。视协方差矩阵为权逆阵,得到了最小方差估计,并证明了该公式与最优二次无偏估计的通用公式等价,从而表明最优二次无偏估计和极大似然估计的通用公式也是本文的特例。除此之外,本文还给出了最小二乘方差分量估计的简化公式,并对其进行了扩展。最小二乘方差分量估计的假设检验理论同样得到了推广。     

自由网平差法之计算

对自由网作秩亏平差，即求其最小二乘范数解，是近十年提出的一种自由刚平差的新方法。业已证明，这种方法所求的未知数精度均匀，协因数阵的迹为最小，网中观测量的改正数及其函数和它们的精度（一般称之为不变量）与网中有必要起始数据的经典自由网平差（条件平差或间接平差）的相应结果完全相同，     

一次范数最小和选权迭代联合的抗差法

联合一次范数最小和选权迭代法进行抗差估计。使用一次范数进行粗差定位,在确定粗差位置后,对相应的观测值进行降权,以此作为选权迭代法的初始权进行迭代平差,解决初始权不合理导致选权迭代法失效的问题。最后以水准网数据验证了该联合法的正确性。     

基于正则化理论的时频分析方法及应用

时频分析方法在地震勘探中有广泛的应用,因而获得具有良好时频分辨率的时频分析算法至关重要。传统的时频分析方法存在着一定的局限性,为克服这些局限性,提出了基于正则化理论的时频分析方法。该方法认为,短时窗信号是不同频率谐波的叠加,应从求解反问题的角度考察时频分析问题。在此视角下,时频分析问题具有不适定性,为得到有意义的时频谱,需要在正则化理论框架下进行时频分析。考察了正则化理论中常用的L₁范数约束、L₂范数约束以及最小支撑约束条件下的求解方法,并将3种约束函数的求解方法统一到同一个求解框架中。通过数值分析表明,最小支撑约束的时频分析方法具有较高的时频分辨率。将方法系统应用于一个特定研究区的实际资料,获得了具有较高时频分辨率的时频数据体,并利用单频数据体清晰刻画了储层的平面展布范围,展示了方法良好的应用前景。     

选权迭代法残差初值求解方法比较

针对抗差估计选权迭代法残差初值缺陷的求解问题,该文基于选权迭代法的基本理论深入分析了最小二乘估计、最小一范数估计和最小截平方和(LTS)3种残差初值求解方法,探究以3种方法求解残差初值为基础的选权迭代法的适用范围和抗差效果。通过实例验证表明,LTS方法残差初值具有较强的稳健性,基于LTS的选权迭代法抗差效果优于其他2种方法,具有较强的粗差探测能力。