成像光谱仪的定标

成像光谱仪是同时获取地物的影像和光谱信息的新一代遥感器。定量遥感技术要求对其进行精确的光谱定标与辐射定标，并在执行任务期间考察定标精度。综述了对航空与航天成像光谱仪进行发射前地面上的绝对定标的方法与在飞行中进行相对定标和绝对定标的各种方法，并探讨了提高其精度的可行途径     

基于多个稳定目标的吉林一号光谱02卫星多光谱成像仪的在轨绝对辐射定标

卫星在轨后精准的绝对辐射定标是对其观测数据进行定量化应用的基础。与传统的场地定标法、交叉定标法相比，基于稳定场景目标的定标方法具有成本低、频次高、可实现历史数据定标等优点。使用中分辨率成像光谱仪（MODIS）的MCD19A1产品、MCD43A1产品和MOD03(MYD03)产品模拟出MODIS band8在光谱02卫星观测条件下的方向反射率，再结合MCD43A1产品中MODIS band1～band5的方向反射率、MCD19A2产品中的气溶胶参数、水汽参数以及MOD07(MYD07)产品中的臭氧参数，对2021年10月光谱02卫星多光谱成像仪对多个稳定目标成像的入瞳辐亮度进行辐射传输模拟，实现对其在轨绝对辐射定标。对该定标系数的真实性检验结果表明：与发射前定标系数相比，基于重新标定系数进行大气校正的结果与哨兵2号反射率产品的差异明显减小；重新标定的观测辐亮度与包头地基自动辐射定标数据的平均相对差异为3.18%，说明定标结果具有较高的精度。研究结果可以为使用稳定目标对中高空间分辨率光学遥感卫星在轨绝对辐射定标提供方法支撑。     

基于分段辐射校正的星载TDI-CCD成像数据辐射处理方法

文中在分析现有的相对辐射校正方法的局限性基础上,提出了一种基于分段辐射校正的星载TDI-CCD成像数据辐射处理方法.该方法利用实验室定标数据对探元不同感光范围的光电响应模式采用不同的模型进行拟合,从而提高定标系数或者查找表的拟合精度.文中选取资源1号02BHR光学影像进行实验,实验结果表明文中提出的方法与现有的方法相比有较大提高.     

干涉型超光谱成像仪星上定标方法研究

介绍一种应用于星载干涉型超光谱成像仪星上相对定标的方法，采用这种方法，可以实现全孔径、部分视场的相对辐射度定标及光谱定标。     

基于Terra/MODIS数据的HJ-1B/CCD1交叉定标方法研究

交叉辐射定标是国际上新近发展起来的一种无场地定标方法,它的应用弥补了场地定标成本较高、定标参数更新周期较长的不足。对于我国2008年发射的环境与灾害监测预报小卫星CCD数据而言,探索交叉辐射定标方法的适用性,对及时发现传感器辐射性能的变化,促进CCD遥感数据的定量化应用具有重要意义。本研究以辐射定标精度较高的Terra/MODIS数据为参考,分别使用光线匹配法（RM）和辐射传输模型方法（RTM）对HJ-1B/CCD1数据进行交叉辐射定标,并与相同条件下进行的场地定标结果比较。实验结果表明,使用这两种方法获取的CCD1的第2、3、4波段的定标结果与场地定标结果差异较小,只有第1波段定标结果与场地定标结果差异相对较大,这证明了交叉辐射定标方法的有效性。另外,虽然RTM方法考虑了参考传感器和待定标传感器光谱响应和观测几何的差异,但是由于RTM方法会受到所使用的6S模型本身的误差以及输入的大气参数、地表参数测量误差的影响,该方法并不总是优于RM方法。     

基于双树小波和神经网络的图像降噪与增强

为提高在图像降噪过程中对图像细节信息的保护能力,提出一种基于双树小波和神经网络的图像降噪与增强算法.通过Canny算子检测图像的边缘,通过shearlet变换将噪声图像分解为高频子带和低频子带;使用卷积网络保留边缘区域,通过两层剪切波滤波器组对非边缘区域进行降噪,通过神经网络对总体图像进行增强.实验结果表明,该算法可以实现较高的降噪性能,有效地提高图像的质量.     

基于小波分析和伪彩色处理的轮毂图像增强

针对轮毂X射线图像随机噪声大、对比度低、分辨率较低、不利于对缺陷进行检测的问题,该文充分利用小波降噪增强技术和伪彩色增强技术的优点,提出基于小波分析和伪彩色处理的轮毂X射线图像增强方法。首先将轮毂X射线图像用改进的小波增强方法进行降噪增强处理,提高图像的对比度及细节可见度,然后进行基于HSI颜色空间的伪彩色处理进一步提高图像分辨率,最后得到增强后的轮毂图像。实验结果表明,该文提出的方法提高了轮毂X射线图像的分辨率,在降噪的同时产生更好的视觉效果,方便进行轮毂缺陷的检测。     

珠海一号欧比特高光谱数据交叉辐射定标初探

搭载于“珠海一号”卫星星座的欧比特高光谱OHS（Orbit Hyper Spectral）传感器,以较高的光谱分辨率和空间分辨率,在近岸及内陆湖泊水色遥感应用方面具有很大潜力。然而OHS缺乏星上定标系统,目前在轨定标采用陆地定标场的资料,其定标结果在水体等低反射率地物误差较大。因此提出一种基于传感器入瞳总辐亮度的交叉辐射定标法,该方法结合QAA（Quasi-Analytical Algorithm）准分析算法和6SV2.1辐射传输模型,利用GOCI（Geostationary Ocean Color Imager）多光谱数据对OHS高光谱数据进行交叉辐射定标。研究结果表明：①GOCI和OHS传感器获取的地物辐射相关性好,在可见光波段范围内,R²均高于0.84;②重新定标后的数据能明显改善不同传感器之间的辐射差异,在可见光波段范围内,定标误差小于9%。实验为高光谱传感器的辐射定标提供了一种新的方法,对建立高光谱定量化、业务化水色遥感处理系统,特别对OHS数据在水域的各种应用具有重要意义。     

基于稀疏图像序列的雕塑点自动云三维重构方法

为了提高对雕塑点稀疏图像的点云三维重建的分析能力,提出一种基于稀疏图像序列的雕塑点自动云三维重构方法,基于稀疏散乱点三维重建和锐化模板特征匹配方法进行图像三维重建。采用三维角点检测和边缘轮廓特征提取方法,进行雕塑点稀疏图像三维点云特征检测,对检测的雕塑点稀疏图像点云数据进行信息融合处理,采用梯度运算方法进行特征分解,实现对雕塑点稀疏图像的信息增强和融合滤波。结合局部均值降噪方法进行图像的提纯处理,提高雕塑点稀疏图像轮廓重建能力,采用锐化模板特征匹配和块分割技术,实现雕塑点自动云三维重构。仿真结果表明,采用该方法进行雕塑点自动云三维重构的准确性较高,图像匹配能力较好,且重构输出信噪比较高。     

冠脉造影图像序列的时空滤波

为了降低冠脉造影图像的噪声、提高冠心病临床诊断的准确率,达到低X-射线辐射剂量的前提下获得高质量图像的临床应用目的,提出一种冠脉造影图像序列的时空滤波方法。将小波降噪中的阈值降噪思想引入到快速离散正交S变换(FDOST)中,提出了基于FDOST的软阈值降噪算法对冠脉造影图像进行空域滤波;使用小波降噪对冠脉造影图像序列进行时域滤波,充分利用小波降噪的时间平滑性;加入预处理环节,使用海森矩阵增强冠脉造影图像中的线状结构。仿真及实验结果表明了降噪后的图像信噪比和对比度相比原图像大幅提高,说明了该方法适用于低剂量辐射下的冠脉造影图像序列降噪。     

Radiometric correction effects in Landsat multi‐date/multi‐sensor change detection studies

Radiometric corrections serve to remove the effects that alter the spectral characteristics of land features, except for actual changes in ground target, becoming mandatory in multi‐sensor, multi‐date studies. In this paper, we evaluate the effects of two types of radiometric correction methods (absolute and relative) for the determination of land cover changes, using Landsat TM and Landsat ETM+ images. In addition, we present an improvement made to the relative correction method addressed. Absolute correction includes a cross‐calibration between TM and ETM+ images, and the application of an atmospheric correction protocol. Relative correction normalizes the images using pseudo‐invariant features (PIFs) selected through band‐to‐band PCA analysis. We present a new algorithm for PIFs selection in order to improve normalization results. A post‐correction evaluation index (Quadratic Difference Index (QD)), and post‐classification and change detection results were used to evaluate the performance of the methods. Only the absolute correction method and the new relative correction method presented in this paper show good post‐correction and post‐classification results (QD index ≈ 0; overall accuracy >80%; kappa >0.65) for all the images used. Land cover change estimations based on uncorrected images present unrealistic change rates (two to three times those obtained with corrected images), which highlights the fact that radiometric corrections are necessary in multi‐date multi‐sensor land cover change analysis.     

基于时间序列的MODIS遥感数据的辐射定标

针对基于统计量的辐射相对定标的不足之处,提出了一种基于小波提升分解的小波变换算法,以解决时间序列上的MODIS遥感图像的辐射定标问题。该方法使用不同年限获取的MODIS卫星影像分别进行提升小波分解,对低频信号进行灰度辐射定标后再与高频信号重构,通过提升小波逆变换得到结果图像,实验结果表明效果较好。     

Radiometric Calibration and Validationof TG-1 Hyper-spectral Imager

TG-1,the first Chinese space laboratory module launched on 29 September 2011,has accumulated large numbers of high-resolution image data by the hyper-spectral imager.However,these images still can’t be applied to quantitative analysis because of the huge spectral and radiance difference between ground and onboard conditions.So a radiometric calibration is very necessary to correct these laboratory and on-board radiance calibration parameters for better quantitative application.This paper aims to calibrate TG-1 hyper-spectral imager using reflectance-based calibration method through performing ground calibration experiments on 3 February and 6 March 2011.Firstly,this study used the ground experiment data on 6 March to obtain each channel’s calibration correction coefficients,which were different a lot from laboratory and on-board ones,relative error in all channels are bigger than 10 percent.Then,the calibration experiment data on 3 February 2011 were used to validate the result.Results show that calibration correction coefficients improved the image accuracy,the calibration and validation experiments’ results are in good agreement.In most channels,the relative errors are less than 10 percent,except that bigger error appears in absorption channels.Therefore,this calibration experiment renewed the calibration coefficients,and improved the quantitative level of the TG radiance products.     

基于分数阶微积分的噪声检测和图像去噪

目的 提出一种利用分数阶微分梯度检测图像中的噪声点,并用于改进基于分数阶积分的图像去噪算法性能的算法。方法 该算法首先使用不同方向的分数阶微分梯度模板与含噪声图像进行卷积,计算出图像在不同方向上的分数阶微分梯度,依据预先设定的阈值获得不同方向的分数阶微分梯度检测图,将在所有选定方向上梯度都发生跳变的像素点判定为噪声点;然后只对被检测出的噪声点,在8个方向上进行分数阶积分运算完成去噪处理。结果 通过在人工图像中分别添加高斯噪声和椒盐噪声以及在自然图像中分别添加高斯噪声和椒盐噪声的去噪对比实验得出相同结论,即只对图像中检测出的噪声点使用分数阶积分运算进行去噪有更好的去噪性能,获得了更好的视觉效果和更高的峰值信噪比。结论 实验结果表明,基于分数阶微分梯度的噪声检测算法对解决图像去噪和保留图像纹理细节之间的矛盾有所帮助。随着对基于分数阶微分梯度噪声检测方法研究的深入,对图像中噪声检测的准确度会进一步提高,这将提供一种用于改进目前去噪算法性能的研究方向。     

一种稳健的多时相遥感图像相对辐射校正方法

变化检测是通过分析多时相遥感图像实现土地利用动态监视的一种有效方法，但在变化检测 分析前，需要经过辐射校正消除光照等因素对地物光谱辐射的影响，使同一地物在不同时相 影像中具有相同的辐射量。根据地物在不同时相遥感图像中的光谱特性满足线性关系的 特点，提出一种自动实现多时遥感图像相对辐射校正的稳健方法，首先通过最小差分回归找 出非变化地物在多时相遥感图像中的辐射关系 |然后利用变化区域证实过程消除变化区域对 辐射校正处理的影响 |最后通过循环迭代实现图像间的辐射校正。提出的方法不仅可以自动 地实现多时相遥感图像的相对辐射校正，而且能够保证图像的辐射分辨率不会因为辐射校正而降低。     

Radiometric normalization for change detection in peatlands: a modified temporal invariant cluster approach

Radiometric normalization is a vital stage in any change detection study due to the complex interactions of radiance and irradiance between the Earth's surface and atmosphere. Compensation for variables such as sun's angle, surface profile, atmospheric conditions, and sensor calibration coefficients are essential in achieving a radiometrically stable data base of multi-temporal, multi-spectral imagery for a change detection study. In this study, five Landsat Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) images taken over the east coast of Ireland in 2001 were geometrically corrected and topographically normalized for further processing and analysis. Assessment of various vegetation indices showed that the enhanced vegetation index 2 (EVI2) gave the highest accuracy in identifying the various vegetation types and habitats in the Wicklow Mountains National Park. The initial analysis of radiometric normalization with temporal invariant clusters (TICs) gave poor results due to the spectral heterogeneity of urban pixels within each image. A revised TIC subset normalized method was developed using regional growth parameters in urban environments to limit the spatial and spectral extent of pixels used in the TIC scene normalization process. Correlation analysis between the TIC-subset-normalized ETM+ data and Landsat Ecosystem Disturbance Adaptive Processing System (LEDAPS) absolute corrected data produced coefficient of determination (R²) values between 0.88 and 0.98. Such results demonstrated the robustness of the TIC subset normalization procedure when correcting for atmospheric variability between images while maintaining spectral integrity. Statistical analysis on master slave and TIC-subset-normalized slave data using cumulative distribution curves derived from image histograms showed an 86.93% reduction in the maximum difference between master and slave data due to the TIC subset normalization process. This procedure of radiometric normalization is suitable in landscapes with a low density of spectrally stable targets.     

多时态BIT遥感图像建筑物的变化检测

针对来自相同地理空间的不同时刻遥感图像之间的季节性和光度变化(色差)等因素所引起的干扰, 提出了多时态-BIT遥感图像变化检测方法. 该方法引入了过去多个不同时刻的遥感图像, 融合当前遥感图像与过去时态遥感图像两两变化检测的结果, 该方法有助于排除季节性和光度变化引起的误报, 提高了变化检测的准确性; 并且利用过去多个不同时刻的遥感图像, 进一步消除非目标建筑变化的影响, 其变化点像素差值引入作为损失函数正则化项, 从而进一步提高变化检测的鲁棒性和可靠性. 本文以三时态(3个不同时刻的遥感图像)为例, 使用了遥感图像建筑物变化数据集进行了实验. 实验结果表明, 多时态-BIT方法相对于仅考虑两个时态的变化检测方法, 在遥感图像建筑物变化检测任务中表现出更好的效果.     

基于蚁群优化的图像边缘检测算法

为提高图像边缘检测的精度与抗噪性能,提出一种基于蚁群优化的图像边缘检测算法.将图像像素梯度值和像素圆形邻域统计均值的相对差共同作为蚁群的启发信息,引导蚁群搜索图像边缘.实验结果表明,该算法能最大限度地保留边缘细节,并能抑制噪声和纹理,具有较好的鲁棒性.     

基于地表参数真实性的GF-1和SPOT-7多光谱影像质量评价

目的 遥感影像中地表信息表达真实程度决定了影像信息提取和定量化应用水平,传统的从像素灰度和视觉特性角度的影像质量评价方法难以评价影像对地表信息表达能力,本文从地表反射率和NDVI（normalized difference vegetation index）两种地表参数真实性角度评价GF-1和SPOT-7多光谱影像质量。方法 提出了一种基于地表参数真实性的多光谱影像质量评价方法,完成GF-1和SPOT-7卫星对实验区同步成像,地面同步测量大气光学特性和典型地物样区光谱,获取同步观测数据并对多光谱影像进行辐射误差处理,计算地物样区在影像上的反射率和NDVI,通过与地面实测光谱数据比较分析了地表参数真实性,评价GF-1和SPOT-7多光谱影像质量。结果 人工靶标中GF-1影像在4个波段反射率误差均在5%内,精度优于SPOT-7;植被地物中SPOT-7影像在蓝绿红波段反射率误差在4%内,近红外波段误差在15%内,NDVI误差在16%内,反射率和NDVI精度均优于GF-1;硬地地物中GF-1影像在4个波段反射率误差在6%内,精度优于SPOT-7;评价结果表明SPOT-7多光谱影像对植被类地物光谱表达真实度更高,GF-1对硬地类地物光谱表达真实度更高。结论 提出的基于地表参数真实性的遥感影像质量评价方法,能够有效地从地物光谱信息表达精度的角度评价影像质量。