基于高频修正姿态的高分辨率光学卫星全色与多光谱影像几何定位一致性修正

针对具有高姿态测量精度、高姿态稳定度且探测器采用机械式交错拼接的光学卫星受到微量高频姿态误差影响时，所产生的全色数据与多光谱数据间微小几何定位误差问题，提出了基于高频修正姿态的高分辨率光学卫星全色与多光谱影像几何定位一致性修正方法。在推扫式光学遥感卫星成像原理的基础上建立严密成像几何模型，利用机械式交错拼接成像探测器的分时成像特性，结合几何定位约束及金字塔影像搜索策略的同名点匹配方法获取同名点数据，再利用同名点数据解算卫星成像过程中的高频姿态数据。最后，将解算得到的高频姿态用于对应多光谱影像的传感器几何校正处理中，得到基于高频修正姿态的多光谱影像数据。实验结果表明：该方法有效消除了由微量高频姿态误差引起的全色数据与多光谱数据间微小的几何定位偏差，使传感器几何校正后的多光谱数据与全色数据具有高精度几何定位一致性，将具有高姿态测量精度、高姿态稳定度且探测器采用机械式交错拼接的高分辨率推扫模式成像光学卫星的全色数据与多光谱数据间行方向的相对几何定位误差提升至0.15个多光谱像元，以为后续高精度影像融合产品的生产奠定基础。     

天问一号高分相机火表复杂照度下自动调光成像电路设计

航天相机的成像质量是获取遥感数据的关键,航天相机设计中调光是影响相机的成像质量的重要参数,自动调光是预先获取目标场景的信息,根据信息确定调光参数,避免过度曝光或曝光不足带来的图像信息损失.我国首次火星探测任务天问一号高分相机,针对火表复杂照度,为获取高质量图像数据,提出了基于TDI CCD推扫成像与CMOS凝视成像自动...     

复杂场景机械交错拼接遥感相机在轨相对定标

为了实现机械交错拼接型(TDICCD)遥感相机高频次、高精度相对辐射定标,本文提出一种面向复杂场景的在轨非均匀性校正方法。该方法在相机绕偏航轴旋转前后进行正交二次成像,利用所获取的偏航成像数据、常规成像数据分别对阵列内、阵列间探元进行相对定标;结合复杂场景宽辐射动态范围的特点,利用多点曲线拟合的方法实现相对定标参数解算,最终达到非均匀性校正的目的。利用仿真成像数据对均匀场景以及复杂场景进行相对辐射定标试验,结果表明,在非均匀场景中经复杂场景正交二次成像定标(OSICCS)后图像非均匀性NU系数相较于常用方法定标后图像非均匀性NU系数降低了0.499 1%以上,条纹条带噪声以及残余条带噪声得到有效去除。     

线阵垂轨环扫式光学遥感卫星影像几何纠正

新型线阵环扫式光学遥感卫星通过垂轨环扫、沿轨拼接的成像方式实现了超大幅宽与高分辨率的兼顾,但其特殊的成像方式也导致影像的几何畸变十分严重,必须对其进行几何纠正.本文提出了一种适用于线阵环扫式光学遥感卫星的影像几何纠正方法,该方法首先在科学分析卫星成像特点的基础上构建线阵环扫影像的严格成像模型,然后利用影像轨道、姿态参数和开源DEM对影像进行粗纠正,最后利用参考正射影像匹配得到大量同名点作为控制点,通过样条函数拟合进行影像精纠正.为验证提出方法的有效性,利用模拟影像开展了试验,结果表明该方法几何精纠正的精度可以达到1像元.该方法能够有效解决线阵环扫式卫星影像几何畸变大的问题,提供高精度影像产品,具有重要的应用价值.     

垂轨环扫卫星影像有理函数模型的构建及精度评估

垂轨环扫传感器能兼顾实现超大幅宽（千公里级）与高分辨率（米级）成像，其影像数据量远超传统卫星（单景影像达几百GB）。为了探究该成像方式下影像有理函数模型的适用性和精度，基于垂轨环扫传感器成像原理构建其严格成像模型。针对垂轨环扫影像特性，提出一种结合数字高程模型的地形相关控制点布设方案。采用星下点坐标确定初始迭代区间的方法解决大幅宽条件下反投影计算失效的问题，从而实现任意幅宽影像整景范围内物方坐标到像方坐标的求解。最后，通过生成不同幅宽的模拟影像及姿轨数据完成有理函数模型的建立，探究有理函数模型对严格成型模型的拟合精度。实验表明：3 000 km幅宽时，一景实验影像在大地坐标系下地形无关、地形相关方案得到的有理函数模型的拟合误差分别为3 004.25,1 939.04 pixel；地心直角坐标系下的拟合误差为27.50,24.96 pixel。影像大幅宽时，主要受地球曲率影响，大地坐标系解算的RPC误差极大；在地心直角坐标系下解算的RPC具有更高的拟合精度，但二者均无法实现对严格成像模型的高精度拟合。对垂轨环扫卫星影像有理函数模型拟合精度的初步探究为卫星入轨交付后的影像处理奠定了技术基础...     

煤仓煤位双目视觉检测自适应标定技术研究

为了研究视觉图像测距检测煤位的理论和方法,运用基本的针孔成像模型理论,提出了一种非接触式高效的基于双目视觉图像自适应标定的煤仓煤位深度测量方法。通过结合Faugeras标定方法以及卫星定位原理,根据预设定的视觉传感器坐标以及在双目图像中提取的关键轮廓角点,代入三维坐标自适应公式,运用最小二乘法得出视觉传感器的内外参数,并使用线性优化对内外参数值进行优化,得到最终的摄像机内部和外部参数。最后,根据采集图像的像素信息,确定煤仓煤位的深度值,对整体参数RMS测量误差与张正友标定算法进行了对比分析。该方法不需要任何已知的摄像机参数,简单方便地求解。实验结果表明该方法精度较高,能满足煤仓煤位检测的需要,且使煤位检测标定过程实现了自动化。     

全球陆地光学遥感影像获取技术与应用

介绍了2010年开始利用环境减灾A、B星CCD传感器获取全球陆地光学遥感影像的工作,用于研究全球地表覆盖和土地利用情况。环境减灾A、B星是我国第一个以组网方式运行的具有48h重访周期、30m中高分辨率的光学星座。利用卫星获取全球陆地光学遥感影像时不仅综合考虑了地面光照条件、云量、季节、地物特性等因素,同时考虑了卫星观测能力、地面接收能力、全球陆地分布特点、全球云量分布等多种因素。通过一年多的时间,获取了全球陆地面积85%以上的平均云量小于20%的有效光学影像数据,获得的数据是我国首个中高分辨率全球覆盖的遥感光学影像集,已成为我国开展全球环境变化研究最重要的中高分辨率光学影像数据源。文中总结了A、B星全球陆地光学遥感影像获取计划的思路与实际应用效果,可为后续光学星的规划及有效载荷的设计提供有益的参考。     

基于灰度线性建模的亚像素图像抖动量计算

为了解决凝视遥感云场景序列图像的亚像素抖动量求解问题,提出了基于灰度线性建模的亚像素序列图像抖动量计算方法。首先,利用三参数线性模型描述像素及邻域灰度,提出了一种图像灰度的线性建模方法。其次,以序列帧图像相对参考帧图像的抖动量作为线性模型中的优化变量,以参考帧图像与序列帧图像之间的相似性为优化目标,建立了亚像素抖动量解算的最小二乘优化方法,并推导得到了解析计算公式。最后,利用云场景序列图像进行了算法仿真验证。结果表明,该方法抖动量的计算误差小于0.1pixel。将该方法与传统基于特征点的配准算法进行了比较,结果显示该方法具有较高的抖动量计算精度,可应用于遥感图像几何定标、目标定位以及时序图像中目标多帧关联检测等。     

遥感成像耦合典型误差源反演方法研究

根据遥感成像耦合典型误差源反演方法得到的误差源及其误差量,能够提高光学系统成像质量,使得高质量的遥感图像在军事和民用领域发挥出更大的作用。基于失真遥感图像,本文提出了一种遥感成像耦合典型误差源反演方法。首先根据典型误差源的调制传递函数模型和耦合误差源的解耦原理,构建耦合典型误差解耦方程组。然后利用刃边法提取遥感图像的调制传递函数,基于长短期记忆网络确定耦合典型误差源的初值。最后利用LM优化算法对耦合典型误差解耦方程组求解计算,反演出典型误差源及其误差量。实验结果表明,本文方法对失真遥感图像的耦合典型误差源的反演值与真实值的相对误差最大不超过8%,大部分都在5%以下,具有优异的反演性能。     

工业射线检测用灰度图像处理方法应用研究

介绍了X射线实时成像系统及计算机图像处理技术,其具体实现方法是利用Varian公司的PaxScan2520图像命令处理器采集获取图像数据,采用VC++开发平台实现图像处理。并讨论3种12bit灰度图像的显示实现方法,以达到X射线实时成像数字图像处理的更优化。     

遥感影像在海洋特别保护区地理信息系统研发中的应用

海洋特别保护区具有位置偏僻、信息数据难以获取等特点,由于遥感影像是真实的航空像片和卫星像片,在海洋特别保护区地理信息系统中加入遥感影像数据可以客观地、真实地反映保护区基本状况.结合锦州大笔架山国家级海洋特别保护区地理信息系统,通过精确配准、二次开发等手段对遥感影像数据在系统中的应用以及遥感影像数据与矢量数据的融合方法和管理方法进行了研究.     

星上多通道遥感图像的实时合成压缩

针对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,讨论了相机结构的改进,提出了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）平台实现星上时间延迟积分CCD（TDICCD）遥感图像实时合成压缩的方法。介绍了星上多通道遥感图像实时合成压缩的原理。针对TDICCD线阵推扫成像模式的特点,使用改进的JPEG-LS压缩算法;通过自适应量化动态地控制码率,在FPGA硬件平台上实现了图像数据的实时合成压缩。试验验证结果表明,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,整合电路的工作稳定,恢复图像的峰值信噪比（PSNR）满足大于80 dB的要求。提出算法的存储量小,处理每行的平均时间为57.5 μs,小于相机的最小行周期63 μs,满足实时性要求。本文系统可靠性高,算法稳定,实现了星上多通道时间延迟积分CCD相机内部的实时合成压缩。     

自适应量子遗传算法的遥感图像自动增强

针对传统基于归一化非完全Beta函数(Normalized Incomplete Beta Function,NIBF)的图像增强方法难以有效地自动获取最优参数且其增强效果受图像动态范围限制的问题,提出一种基于自适应量子遗传算法的NIBF遥感图像自动增强方法。首先,由图像色深,对待增强图像引入最大和最小光谱测度级,扩大其动态范围。其次,利用量子比特将NIBF参数编码为量子染色体,并设置若干量子染色体构成初始参数种群;对该参数种群进行测量和解码,以解码值作为NIBF的参数输入,对图像进行光谱测度变换,得到对应的增强图像种群。然后,利用八方向边缘检测模板提取增强图像种群中每个个体的边缘图像,由边缘强度、边缘数以及熵测度定义刻画参数种群中个体品质的适应度函数,并以此评价参数种群中的每个参数个体,保留和记录最优参数个体。在提出的进化策略中,利用量子旋转门实现量子染色体向最大适应度方向进化,并根据每代适应度的差异和进化代数自适应地调整量子旋转角的大小;以最终演化的参数种群中适应度最大的参数个体作为NIBF的最优参数,生成相应的光谱测度变换曲线,从而确定输入和输出光谱测度之间的映射关系,实现图像最优自动增强。对5幅图像的平均实验结果表明:盲/无参考图像空域质量评价指标提升了122.2%;自然图像质量评价指标提升了71.8%;运行时间为10.758s。满足了遥感图像增强处理中的自动化、鲁棒性和高效率的要求。     

Study on the quality evaluation metrics for compressed spaceborne hyperspectral data

Based on the raw data of spaceborne dispersive and interferometry imaging spectrometer,a set of quality evaluation metrics for compressed hyperspectral data is initially established in this paper.These quality evaluation metrics,which consist of four aspects including compression statistical distortion,sensor performance evaluation,data application performance and image quality,are suited to the comprehensive and systematical analysis of the impact of lossy compression in spaceborne hyperspectral remote sensing data quality.Furthermore,the evaluation results would be helpful to the selection and optimization of satellite data compression scheme.     

高速多通道遥感相机快视系统的实现

针对目前遥感相机输出通道多、数据率高和像素灰阶高等特点,提出并构建了基于现场可编程门阵列(FPGA)并行处理技术的快视系统。该系统主要由存储单元、预处理单元以及高清显示单元等核心部件组成。存储单元采用FPGA直接控制大容量SATA磁盘阵列实现高速海量存储;预处理单元实时对高速海量图像数据进行缩放、平移和数据融合等操作,克服传统快视系统无法高速处理海量图像数据的技术瓶颈;高清显示单元驱动3台12位显示器进行高灰阶、大幅面无缝拼接显示,弥补以往对高灰阶遥感图像只能截断显示的缺陷。实验结果表明：该系统存储容量达96 TB,可对总速率高达19.7 Gb/s 的12通道12位量化遥感图像数据进行实时记录与无失真显示。系统工作稳定可靠,易于扩展,已成功运用于遥感相机的研制测试中,大大提高了遥感相机的研制效率。     

射线图像增强技术仿真研究

图像增强在生物医学、无损检测、卫星遥感等领域得到广泛应用。对于低对比度射线图像而言,局部图像的反差较小是其特点。针对这一特点,将全局自适应均衡与局部动态增强相结合,通过增强倍数进行局部动态调整以适合各种对比度增强的要求。仿真结果表明,该算法能有效提高低对比度射线图像的整体对比度并同时突出细节。在实际应用中,对于其他成像技术的处理也有很好的参考价值。     

基于数字域TDI算法改进面阵CMOS图像传感器功能

为使面阵CMOS图像传感器具有TDI成像功能,研究了TDICCD的工作原理,提出了一种基于数字域的TDI算法,并讨论了如何利用FPGA实现该算法。该算法可在不改变CMOS器件构造的前提下,使其具有时间延迟积分功能。通过举例法推导出面阵CMOS图像传感器数字域TDI计算公式,并在此基础上优化了算法结构,优化后可以节省(m-1)(m-2)/2行内存空间。最后以航天相机为背景,讨论了地面像元分辨力、行转移时间与CMOS帧频的关系,通过一个算例计算出不同分辨力和积分级数条件下对CMOS帧频的要求。计算结果表明,帧频大于648frame/s的1280×1024CMOS,可以满足600km轨道高度下地面像元分辨力为1m的96级积分成像要求。     

高信噪比星载CCD成像电路系统

为获得高信噪比的航天遥感图像,针对CCD成像系统链路分析了影响图像信噪比的主要因素。结合CCD成像系统的响应模型,明确了系统信噪比的表达式,并摆脱了具体CCD型号的束缚,提出了一种"总-分-总"的高信噪比成像电路系统通用设计方法。描述了系统从顶层总体设计、底层各电路模块设计以及全系统联试的完整研制方法。将该方法应用于吉林一号卫星高分辨率多光谱CCD成像电路系统的设计中,并对成像系统进行了辐射定标试验,获得了高信噪比的图像数据。结果显示:在灰度为80%饱和输出时,获得的全色图像信噪比达到了53.9dB,多光谱图像的最高信噪比达到了56.3dB,且图像数据经融合后色彩真实、绚丽。本文的CCD成像电路系统设计方法能够为其他航天遥感载荷的电路系统设计提供参考。