地球临边场景红外遥感成像仿真方法

地球临边场景仿真是卫星红外探测领域的关键组成部分,是空中高速目标远距离探测场景模拟的重要基础。临边观测下的地球表面近似于球面,传统的基于海洋三维形态并计算表面辐射特性的海洋红外图像仿真方法不适用。云层的厚度和高度对红外辐射传输特性的计算有重要影响,视云层为粒子团的处理方法会大大降低仿真的计算速度。因此,研究了海洋和云的红外辐射模型、地球-空间坐标系与红外相机坐标系的转换关系和大气传输模型,提出地球临边场景红外遥感成像仿真方法。根据场景组分的差异,分别建立海洋分布模型、多层云分布模型,并根据海洋和云层的红外辐射与反射特性,构建地球临边场景红外辐射模型。通过地球-空间坐标系与相机坐标系的转换关系,利用大气传输理论和传感器效应仿真,计算各观测角度的地球临边场景卫星遥感红外仿真图像。实验结果表明:仿真得到的红外图像画质清晰,符合地球临边场景红外辐射特性,其平均拉普拉斯算子和可达0.15,平均灰度梯度可达0.70。     

基于光流估计的红外弱小运动目标检测

提出了一种对复杂云层背景下红外图像序列中弱小运动目标分割和检测的方法.首先,利用Hom-Schunck算法计算序列图像的光流场,然后利用阙值分割和数学形态学滤波的方法进行目标检测,滤除噪声后提取出背景中的运动目标.实验结果表明,该算法对实时检测在复杂背景的红外图像中运动的弱小目标具有很好的效果.     

基于小波和分形的海面红外小目标自动检测方法

提出了一种基于小波与分形的红外小目标自动检测算法,首先对原始图像进行小波分 解,计算其低频概貌图像的分形参数,利用在不同纹理图像分形参数变化的特性,检测出水天线的位置,在水天线附近利用红外目标的灰度特性进行精细搜索,最后确定目标所在的位置。实验表明该算法能有效地消除云层、海浪等杂波干扰,适用于海空复杂背景下远距离红外船只目标的检测。     

海面目标高分辨率卫星成像仿真方法

海洋目标高空间分辨率遥感成像仿真技术在海面目标探测识别等方面得到了广泛应用。舰船与海水流体交互作用在高分辨率下得以显现,对其产生的复杂流场辐射模拟是成像仿真的主要难点。重点研究了舰船航行过程中与海水交互产生的流场几何形态和物性变化,提出了与海面方向辐射特性的耦合作用模型及海洋目标高分辨率遥感成像仿真方法。通过频谱分析的方法构建海面三维模型,使用计算流体力学的方法构造了船只航行流场的三维几何模型。根据海面组分分布的不同将其辐射特性与三维结构关联,构建了亚米级海洋场景三维辐射模型。通过辐射传输计算、场景内部多次反射模拟及大气影响和传感器效应仿真,最终得到观测条件下的卫星遥感图像。结果表明,将GF-6卫星全色波段实测图像与相同成像条件下的仿真图像对比,图像均值的误差为9.17%,标准差误差为9.21%,在平均灰度值、灰度分布、纹理细节等方面都具有较好的一致性,可以较真实地模拟高分辨率卫星成像下的海洋目标场景。     

红外卫星资料的云检测对台风数值模拟的影响

为提高红外卫星资料的利用率,需将更多的资料同化进入数值预报模式初始场,尽量减小云污染的影响。针对大气红外探测器(Atmospheric Infrared Sounder, AIRS)卫星资料,用云检测方法识别了云顶高度。在验证该方法的有效性之后,在大范围卫星视场的含云区域中保留所有云顶以上的通道,并将这些通道的亮温数据同化进入数值预报模式初始场,通过对比分析不同方案下台风的模拟路径来评估云检测方法对台风数值模拟的影响。结果表明,该云检测方法的效果较好,检测出的晴空区及云区的分布与实际观测对应,检测得到的高云顶区域与台风云系的对应性较好。将云顶以上的通道亮温加以利用后,红外卫星资料的利用率得到很大提高,数据是原数据量的2.4倍。在台风路径模拟方面,同化云层以上的通道数据后,数据量的增加使路径模拟变得更精确了,与观测值明显接近。     

有云层干扰的光学遥感图像舰船检测算法

针对海面光学卫星遥感图像舰船检测中云层干扰所产生高虚警率的情况,提出一种基于串并联混合多维特征融合判决的舰船目标检测算法。首先,利用高斯灰度阈值分割目标与海面云层背景,并对分割后的二值图像进行区域标记;然后,利用感兴趣区域的几何形态和边缘能量两类特征,包括中心偏移度、长宽比、面积变化比、曲折度和填充度,构建了串并联混合多维特征融合判决方法;最后,通过对感兴趣区域进行综合鉴别,有效剔除了云层干扰导致的虚警,解决了含云层背景检测结果虚警率高的问题。对多幅SPOT4光学遥感卫星图像的实验结果表明算法的有效性。     

卫星红外图像中单帧目标检测算法研究

在有复杂云层背景的卫星红外图像中准确地检测出存在的运动目标是目前图像处理的研究热点。DBT类的运动目标检测算法有单帧目标检测和多帧轨迹关联两大步骤。为更好抑制起伏背景和背景结构边缘,文章提出一种新的单帧内背景抑制算法——邻域最小差值滤波,该算法与典型的背景预测算法（中值滤波和高通线性模版滤波）相比具有更好效果;最后针对高斯噪声条件下,利用统计分割方法对抑制背景结果进行阈值分割得到候选目标,从而形成一套针对卫星红外图像的快速有效的单帧目标检测算法。     

空间观测序列图像目标运动成像仿真

研究了空间观测序列图像目标运动性质仿真算法。首先,利用平均轨道根数(TLE)预测目标和搭载观测相机卫星在真赤道、平春分点（TEMED)坐标系的位置矢量,通过成像时相机与目标之间的几何关系对目标的运动性质进行了分析,同时对影响序列图像恒星位置的因素进行了分析;规范了成像定标中的星等与灰度的转换关系,用16bits灰度图像对星图进行仿真,扩大了星图的动态范围,提高了星图仿真的精度。最后,以搭载天基可见光探测器(SBV)的美国中段实验卫星轨道为载荷卫星运行轨道,对天基观测序列图像进行了仿真,结果表明本文给出仿真序列图像与美国公开发表的SBV相机拍摄图像基本一致。     

基于无穷单应阵的动态天基弱小目标检测

提出了一种基于无穷单应矩阵抑制动态天基背景的方法,为动态天基背景下的弱小运动目标检测提供了新思路。与以往方法不同,对于由成像卫星运动而造成运动的高频恒星背景,该方法首先利用惯性坐标系下成像卫星姿态及位置的变化,确定卫星平台运动对恒星成像的影响;然后,根据相机对无穷远点的成像原理,计算出不同时刻图像之间的单应矩阵以补偿背景恒星的运动;利用改进的中值滤波抑制低频地球背景,并结合三维时空方向滤波和卡尔曼预测实现对弱小目标的检测与稳定跟踪。实验结果表明,算法能对背景恒星运动准确补偿,抑制背景的效果(图像信噪比增益和背景抑制因子)为传统方法两倍以上,在背景抑制后对弱小目标进行有效检测,定位误差可稳定在半个像素以内。     

CCD在卫星星等测量中的应用

在CCD线性范围内,根据恒星在CCD探测器成像的灰度值得到星等与CCD灰度值的对应关系,利用此关系,在相同的衰减片和相同的积分时间等探测条件下由探测卫星的灰度值计算得出了其星等,并给出了CCD应用在卫星星等测量中的优势及注意事项.最后利用已知星等的G型光谱恒星灰度值比对进行了精度分析,结果表明:CCD的卫星星等测量精度可达0.2星等.