基于SPHP的推扫式高光谱航空影像拼接

针对高光谱推扫影像间相机光心不重合,在配准过程中利用传统全局单应性矩阵对齐方式会有误差的问题,提出了一种基于SPHP(Shape-Preserving Half-Projective)并且考虑光谱信息的高光谱推扫图像的拼接方法(H-SPHP).主要步骤包括:1)基于正解法的视矢量几何校正;2)基于先验知识和PCA的基准...     

轻小型推扫视频一体化相机设计与验证

介绍了一种轻小型推扫视频一体化微纳遥感相机的综合优化设计思路。系统设计时综合考虑星地一体化处理,采用大F数RC系统降低产品光机体积重量;电子学采用商用货架产品加固技术实现高性能同时降低成本,星上数据处理采用数字TDI技术实现面阵相机推扫视频一体化成像,大幅提升成像效能。采用该方法设计的微纳遥感相机具备视频、推扫、条带等多种工作模式,满足不同应用场景需求。该技术在欧比特视频相机等微纳遥感载荷的设计及研制中进行了应用,在轨获取了高品质的视频及遥感图像,在商业遥感载荷市场具有广阔的应用前景。     

异步推扫式遥感立体成像仿真系统

对三线阵CCD推扫式遥感立体成像方式进行了讨论,研究了推扫式遥感成像模型中的光学共线方程成像模型,分析了地形地貌梯度对推扫式遥感成像过程的影响.最后,在基于不变轨和固定姿态的前提下,以高斯合成曲面模拟三维地形地貌梯度,用数学仿真的方法验证了地形地貌梯度对推扫式遥感成像精度的影响,并结合嫦娥一号数据进行了分析.实验结果表明:推扫式遥感立体成像过程中,地形地貌起伏的梯度变化在飞行方向上引入了相邻轨图像的信息重叠或遗漏,在推扫方向上引入了投影误差.     

面阵摆扫热红外航空影像分步几何校正方法

针对航空面阵摆扫数据无控制点几何校正问题,提出了一种基于POS数据的面阵摆扫热红外影像的分步几何校正方法,主要包括利用视矢量法对影像校正、投影至高斯地辅平面进行拼接、及提取虚拟控制点三个步骤。利用最小二乘法对全局影像进行第二次几何精校正,实现研究区热红外图像几何校正。实验图像验证了该校正算法的有效性,平面两点距离相对误差为0.81%,平面两点方位角相对误差为0.72%,相较于直接利用POS校正误差有显著改善。该研究方法可推广应用于其它面阵摆扫无地面控制点的航飞图像几何校正。     

航天光学遥感成像半实物仿真系统研究

航天光学遥感器的研究周期长、成本高,为了保证航天遥感卫星在轨成像性能,在卫星发射前,必须在地面进行深入可靠的仿真试验研究。本文建立了由六自由度机械臂为运动平台的航天光学遥感成像半实物仿真系统,首先建立坐标系模型并求取坐标转换参数,然后依据STK(System Tool Kit)软件生成星历数据,经坐标转换后输入到机械臂控制系统,最后根据TDI CCD相机的成像原理,控制机械臂使TDI CCD相机对三维地形沙盘线性推扫,从而获取线阵仿真影像。仿真结果表明,建立了正确有效的仿真坐标系,可快速、稳定、实时地模拟航天遥感对地推扫成像过程,且仿真影像中均匀分布的12个圆形靶标的圆度均优于0.95,证明仿真影像质量较高,可满足遥感目标的探测与识别仿真算法研究的需求,为航天光学遥感成像仿真系统的研究提供一定参考。     

基于列相关的热红外高光谱遥感图像非均匀性校正

由于探测单元之间响应不一致、电子增益和偏置发生变化、焦平面污染和损伤等因素,推扫式热红外成像光谱仪获取的图像常常表现为图像列之间不均匀,条带噪声严重,影响了热红外高光谱遥感图像的后续处理和应用。结合推扫式成像光谱仪非均匀性的来源和成因,以相邻地物的相关性为理论基础,提出了适用于热红外高光谱遥感图像的非均匀性校正方法。该方法的步骤是,首先逐波段对原始热红外高光谱遥感图像进行标准矩匹配校正,得到标准矩匹配校正图像;然后,以标准矩匹配校正图像为基础,选择相邻两列像元中相同的地物像元;最后,用两列中相同的地物像元,通过线性回归得到后一列的校正系数,并对其进行校正,顺次遍历一个波段的所有列,完成一个波段图像的非均匀性校正。按照此过程,遍历一幅热红外高光谱遥感图像的所有波段,完成一幅热红外高光谱遥感图像的非均匀性校正。将该方法应用于推扫式热红外光谱成像仪实际获取图像的非均匀性校正中。结果表明,相比矩匹配方法,在保证非均匀性校正效果的情况下,本文方法的各列均值和标准差更符合实际情况。     

利用LSF实现推扫式遥感相机的自动调焦

为实现推扫式遥感相机自动调焦,结合推扫成像的特点提出了利用LSF作为图像质量评价函数来指导自动调焦的方法。该方法利用了LSF和MTF的傅里叶变换关系。经过边缘检测后,搜索刀刃边缘区域,提取边缘扩散函数ESF,并通过求导得到像元尺寸级的LSF;然后利用最小二乘法作LSF的曲线拟合得出亚像元尺寸级的LSF,并且由LSF的重要参数σ得到图像质量评价值(IQE)指导推扫式遥感相机的自动调焦过程;通过实验对该方法的准确性和实时性做了验证,并给出了调焦精度的计算方法,最后利用IQE改变步距的爬山坡法实现调焦过程,提高了对焦速度及可靠性。实验结果表明:调焦精度可达到0.1倍焦深,调焦一次动作不超过0.2 s。说明该方法在实时性和准确性的方面都得到了较好的体现,为推扫式遥感相机实现自动调焦提供了可能性。     

一种实用化的机载线阵推扫成像光谱仪

在航空遥感中,线阵CCD传感器的应用越来越广泛,但是由于航空平台的姿态变化比较剧烈,导致线阵CCD传感器影像很难处理和应用。详细描述了自行研制的一种实用化的线阵推扫成像光谱仪系统,并对飞行实验影像进行了处理,结果满足设计要求。     

应用于二类水体大气校正的短波红外推扫成像系统设计

为了对近海浑浊的二类水体水色遥感进行大气校正,采用国产800×2短波红外InGaAs探测器、窄带滤光片和透射式像方远心光学系统研制了1.232~1.252mm和1.630~1.654mm双波段短波红外推扫成像系统。该成像系统具备在轨注入工作参数的能力,可灵活调节成像工作模式。经测试,双波段线阵短波红外成像系统的MTF、信噪比以及光谱响应均达到较高性能,有望提供一种有效的二类水体大气校正手段。     

航天TDI推扫式光学遥感器机动成像质量

从分辨率和辐亮度两个角度出发,对TDI推扫相机机动成像模式下的成像质量进行了分析。首先,提出了视轴追迹法分析计算TDI和线阵两个方向的分辨率,通过构建侧摆和星下点之间的坐标转换矩阵,得到不同机动角度下TDI和线阵方向的单位矢量,随后计算出这两个方向的单位矢量沿着视轴方向在地面的投影矢量,结合相机的参数和轨道高度、地球半径等计算出地面像元分辨率。同时根据卫星在地面的投影速率得到不同视场的积分时间,并分析以中心视场为积分时间基准下,边缘视场在不同TDI级数下的MTF退化情况。以某遥感型号为例进行了具体的分析计算,并根据MTF的退化情况对侧摆角度提出了要求,计算结果表明,边缘谱段在大侧摆下TDI级数为60时,MTF已下降为0,在轨使用时要慎重选用级数。然后,结合理论计算和在轨图像分析了了不同侧摆角度下大气对图像对比度的影响,通过分析表明侧摆会改变大气传输路径,从而影响目标的对比度,分析结果可以为后期的图像校正提供参考。     

激光对推扫相机的干扰

针对激光对推扫相机干扰效应及其干扰机理等疑难问题,构建了一套推扫相机激光干扰实验系统.描述了实验系统组成、实验方法和步骤,开展了激光对推扫相机干扰实验,给出了实验结果.从线阵CCD探测器的结构和图像处理层面出发,对出现的干扰现象进行了机理分析,利用实验数据拟合出了相机入瞳激光功率与干扰面积的对应关系,分析了影响推扫相机输出图像上激光干扰面积的主要因素,并与激光对凝视相机的干扰进行了比对分析.该研究成果可应用于激光对推扫相机干扰效果评价和相机激光防护研究等方面.     

面阵摆扫型无人机载大视场高光谱成像技术研究

提出了一种面阵摆扫型无人机载大视场高光谱成像技术,控制基于马赛克型滤光片分光的画幅式高光谱相机在翼展方向进行扫描实现大视场、高光谱分辨率成像。进行外场飞行试验,获取了像质清晰的大视场、高光谱分辨率对地观测图像,飞行作业效率为8.64 km2/h,较单相机成像,作业效率提高约3.4倍。系统光机结构简单,体积、重量优势明显,在无人机高光谱遥感方面应用前景广阔。研究成果对推动无人机载光谱成像技术向大视场、高光谱分辨率方向发展具有一定的参考价值。     

基于海岸线区域两类不同轴遥感设备之间匹配应用

以高光谱分辨率的空间外差光谱仪为例,针对其获取地表目标干涉数据的特点,提出一种利用高空间分辨率遥感图像中海岸线区域的大面积均匀地貌且地表反射率有突变的特征来对空间外差光谱仪进行指向配准的方法,实现了不同轴成像遥感设备与非成像遥感设备之间的匹配应用.利用空间外差光谱仪在多个对地观测点的结果干涉数据和相同经纬度区域的高空间分辨率图像数据进行地基测试实验,将配准校正值结果与其标称值进行对比,误差范围在-3%~5%.结果表明,该方法可为星载不同轴成像遥感设备与非成像遥感设备之间匹配应用提供参考依据.     

基于轻小型无人直升机平台的高光谱遥感成像系统

设计并实现了一套基于轻小型直升无人机的高光谱遥感成像系统。该系统包括高光谱成像,采集存储,姿态和位置测量及地面监视控制等部分。在烟台和扬州分别进行了两次飞行实验,获取了高分辨率的高光谱数据。分析了该系统在无人机平台上工作的性能。对实验数据分析后,发现平台姿态和位置的变化对地物目标的光谱信息无明显的影响,但对几何特性有明显影响,实验中平台的振动导致图像在横向有4个像元的抖动。最后利用POS数据对图像数据进行了几何校正,并分析了校正误差的来源。     

基于压缩感知的高光谱遥感影像重构方法研究

高光谱遥感影像包含丰富的空间、辐射以及光谱信息,同时海量的数据也引发了高光谱成像技术在传输和存储方面的诸多问题。针对这一问题,根据高光谱遥感影像谱间相关性强的特性,提出了一种结合谱间多向预测的基于压缩感知的高光谱遥感影像重构方法。首先,根据高光谱遥感影像的谱间相关性对高光谱遥感影像的波段进行分组,每组确定一个参考波段,使用平滑l_0范数算法重构每组的参考波段。其次,根据重构恢复的相邻组内的参考波段,建立了一个非参考波段预测模型,用来计算非参考波段的预测测量值;然后,计算实际测量值与预测测量值的差值,使用SL0算法重构该差值得到差值向量;最后,利用得到的差值向量迭代更新预测测量值,直到恢复该波段原始图像。仿真实验结果表明,该方法提高了高光谱遥感影像的重构效果。     

星上多通道TDICCD相机内部的图像实时合成压缩

为了解决星上图像整合电路工作频率过高而造成的成像系统工作不稳定的问题,在相机的结构上进行创新,提出了一种基于FPGA平台实现的星上TDICCD遥感图像实时合成压缩方法。首先,介绍了星上多通道遥感图像实时合成压缩的原理;然后,针对TDICCD线阵推扫成像模式的特点,采用基于行的2D-DWT整型提升算法,提出了比特平面和编码过程全并行的EBCOT结构,实现了在对图像数据进行整合的同时进行图像的近无损压缩;最后,搭建试验平台进行验证,结果表明,在无损压缩和2倍压缩时,系统主时钟从原来的100 MHz分别降低为80 MHz和64 MHz,系统稳定,恢复图像的PSNR可以达到84 dB,满足大于80 dB的成像质量要求。处理每行的平均时间61.2 s小于相机的最小行周期63 s。算法稳定可靠,实时性好,实现了相机内部的合成压缩,满足实际工程需求。     

空间遥感相机的自动检焦技术研究

本文介绍应用图像处理法对推扫成像的线阵CCD空间遥感相机进行检焦研究。以推扫方式成像的线阵CCD遥感相机连续拍摄的两幅图像之间没有重复的部分,这给图像清晰度评价函数的选取增加了难度。本文根据光学传递函数理论建立了基于模糊量估计的粗调焦评价函数,通过两幅离焦位置不同的图像就可以估算出离焦量,从而可直接驱动镜头至准焦位置附近。根据功率谱对于自然景物具有一定的不变性原理,建立了基于功率谱的细调焦评价函数,进一步找到了准焦位置。仿真实验表明,这种粗精相结合的检调焦方法既能保证聚焦精度,又能提高聚焦速度。     

高光谱遥感图像端元提取的零空间光谱投影算法

端元提取技术是高光谱遥感图像光谱解混的关键.在线性光谱混合分析中,首先引入了高光谱遥感图像经过零空间光谱投影后具有单形体的凸不变性.在此基础上,提出了零空间光谱投影算法,通过设计各种度量和准则,制定不同的单次端元提取策略,灵活地实现算法.经过证明,零空间光谱投影算法是对基于子空间投影距离算法(包括零空间投影距离算法与经典正交子空间投影算法)的进一步延伸,提供了更多的端元提取策略.实验结果表明,零空间光谱投影算法在模拟图像以及真实高光谱遥感图像中都能够有效地提取出图像中的各种端元.