高速几何校正卡设计与实现

机载航拍摄影时,地球曲率和飞行器的姿态变化会引起传感器倾斜,传感器倾斜拍摄使图像产生几何畸变。研究了基于坐标变换与重采样的几何校正方法,有效地矫正了图像的几何畸变,并设计了适用于机载航拍图像几何校正的集成了8片TS201芯片的高速处理板卡。经工程验证,该图像校正板卡充分满足图像几何校正对运算速度和存储容量的要求,能够快速准确地实现几何校正。     

前视阵列SAR回波稀疏采样及其三维成像方法

针对高分辨前视阵列SAR三维成像系统面临的距离采样率高和回波数据量大的问题,本文利用地面散射源在三维空间中的稀疏性,提出距离频域和沿航向时域二维稀疏采样并稀疏重构地面三维图像的方法.从前视阵列SAR角度观察三维地面,地面散射源在距离向和沿航向二维空间中是稀疏的,在该二维方向上联合稀疏采样有望实现最佳的稀疏采样效果.为避免距离向时域稀疏采样造成的三维成像复杂化,提出利用子脉冲结合距离频域稀疏采样的方法来实现距离向稀疏采样.同时,结合地面散射源连续性特点,提出低信噪比情况下稳健的信号重构方法.与传统三维匹配滤波成像方法相比,本方法降低了距离采样率和回波数据量,并直接重构地面散射源信息以实现三维成像.     

未校准相机最小化重采样失真对极线校正方法

校正作为立体视觉的先决条件,通常会产生不必要的几何变形。文中提出一种新的针对未校准相机的立体图像校正方法以减少几何失真。在图像级上限制相机的单应性矩阵接近刚性变换,并引入一个惩罚项以进一步减少在像素级的失真。在不显示计算基本矩阵的前提下整个图像校正问题构成了一个函数能量最小化的问题。实验结果表明该方法实现了最小化重采样失真的校正。     

距离弯曲误差校正在条带模式SAR成像中的应用

介绍了用极坐标格式算法处理条带模式合成孔径雷达数据时距离弯曲的校正方法。距离弯曲会给图像带来两种形式的失真,一种是keystone形式的几何失真,另一种是空变的散焦。在大成像场景、低载频和近距离等情况下,这些失真会变得尤其严重。距离弯曲不仅影响图像的质量,而且限制了成像区的大小。文中改进了通常采用的图像域重采样的方法校正几何失真,通过对图像域的空变滤波去除散焦,这些校正方法适用于聚束模式中正侧视和斜视,而且计算量较小,对斜视数据的校正不会增加运算量,并且通过参数仿真和实测数据处理的实验结果验证了算法的有效性。     

几何操作中重采样问题数据并行实现

几何操作是计算机图形和计算机视觉的基本操作之一。如何快速、实时地实现几何操作,是现代媒体应用中的主要问题。重采样操作是图像处理中非常关键的全局操作,一般是通过串行处理方法予以解决。在SIMD处理元阵列上进行数据并行处理几乎是空白,为了满足对图像进行实时处理的需要,提出几何操作中重采样操作的数据并行实现方法,并对结论进行了论证。通过SIMD PE阵列之间的数据并行传送,实现了重采样,从而使实现重采样的复杂度由存储器数据流访问实现方法的Ο（MN）降低到Ο（M＋N）,大大提高了处理速度,能更好地满足图像快速实时处理的需要。     

非相干重采样技术及应用

从基本原理、实现方法两个方面对多速率信号处理中的重采样技术进行了详细分析,说明了几种内插滤波器的特点及选择依据,最后介绍了非相干重采样技术在多载波调制和在时钟恢复中的应用。相对于利用DA和AD转换芯片实现采样率变换的方法,采用数字重采样技术实现采样率变换的方法具有性能稳定可靠、灵活性好、功耗低、复杂度低等特点。     

基于压缩感知的医学图像采样新方法研究

压缩感知基于信号的稀疏性或可压缩性,能够以低于奈奎斯特采样率的频率进行采样,从而直接获得压缩后的采样信号。本文将压缩感知的思想应用于医学图像,对已获得的图像进行压缩采样,以降低医学图像的存储空间。基于正交匹配追踪思想,提出分块双阈值正交匹配追踪方法,根据图像不同区域信息量的不同,采取分块处理并加入采样阈值,针对不同子图像块采取不同采样率,提高了采样效率;同时,在重构时加入判断阈值,可降低重构效果对采样阈值的依赖,减小了由于图像的特殊性或人为经验不足而使得采样阈值选取不当对图像重建质量的影响。实验表明,本文方法能够以较低的采样率实现较高的重构精度。     

一静一动双基地SAR改进非线性CS算法

本文基于双基地一站固定(接收机固定)的特殊模式,首先建立了在该模式下双基地SAR的几何构型和信号模型;然后根据该模式的几何特点,分析了斜视情况下高次相位和调频率空变性对距离向聚焦的影响,考虑到利用驻定相位原理将信号从二维频域转换到距离多普勒域时二次模型的失效,引入了三次模型实现了距离向三次相位的补偿,其后通过距离多普勒域二次和三次扰动函数的相乘,并将距离向调频率在参考点进行展开,实现了距离向的聚焦和距离徙动的校正改进,并给出了距离向校正函数的解析表达式;最后,通过仿真和实测数据的处理验证了校正函数的正确性.     

边缘和方向估计的自适应多尺度分块压缩感知算法

由于多尺度小波变换的分块压缩感知算法(MS-BCS-SPL)将每层子带信息进行分块时,使得每层子带中各子块间的采样率相同;但是,当不同的图像子块含有不同的边缘信息时,对这些子块采用相同的采样率会造成资源分配不合理。因此在MS-BCS-SPL算法的基础上,利用图像块边缘信息的不同和图像块的方向性,将总的采样率自适应分配给各层子带中的各子块,实现多尺度分块压缩感知的自适应采样。实验结果表明,在不同采样率,尤其较低采样率时,该算法不仅比MS-BCS-SPL算法采用了较少的采样数目,节约资源;而且比其可重构较高质量的图像。     

周期非均匀采样信号的重建中的优化子频带划分

对于周期非均匀采样,由于每个均匀采样流的采样率通常都是小于Nyquist率的,因此,采样信号频谱中会发生频率混叠。这表明在采样信号的重建频带内将会有多于1的谱分量。因为不是所有的与重建频带相交的谱分量都会覆盖整个重建频带,所以有必要将重建频带分成若干个子频带进行分析,构造内插函数,这样有利于减小重建所必需的最小采样率。本文提出一种优化的子频带划分方法,通过该方法在重建频带上定义子频带,能在保证重建所需的采样率最低的情况下使子频带的个数最少,这对于简化内插滤波器的结构有重要的意义。     

线推扫式高光谱相机侧扫成像几何校正

线阵高光谱相机侧扫成像可以有效解决卫星遥感影像无法获取建筑物立面光谱数据等问题。阐述了课题组集成开发的线推扫式高光谱遥感监测系统组成部分及关键技术指标等;根据地面侧扫成像特点,详细推导了适合于线推扫式相机地面侧扫成像几何校正模型;给出了地理参考影像格网划分和重采样方法,并对数据采集过程可能出现的漏采现象提出解决方案。通过大量地面模拟实验,验证了线阵影像几何畸变校正算法的有效性及鲁棒性,为同类产品的地面应用提供参考。     

弹载SAR图像几何失真校正误差分析

该文主要讨论了弹载侧视合成孔径雷达(SAR)在导弹下降飞行过程中所获取图像的几何失真校正及其误差分析问题.由于要求成像的过程中,弹体的高度在不断减小,SAR图像存在严重的几何失真,该文根据成像过程中的几何关系,说明了采用子孔径RD算法获得的SAR图像几何失真的校正方法,着重对校正后图像的几何失真误差进行了分析,通过成像处理仿真试验验证了几何校正方法以及误差分析的正确性.     

双面镜多元并扫遥感图像的几何校正方法

双面镜多元并扫成像方式在星载仪器中已得到越来越广泛的应用,但相应的遥感图像的预处理工作的重要性也日渐突出.文中从成像方式和仪器结构方面考虑,针对双面镜多元并扫成像方式提出了一套0级数据的几何方法,并对处理前后的图像质量进行了比较.结果表明,该校正方法可有效地改善图像的几何质量,校正效果良好.     

Geometric correction algorithms for satellite imagery using abi-directional scanning sensor

High-precision geometric correction algorithms for a bidirectionally scanned image that are based on separate geometric models according to the distortion characteristics are described. The modeling accuracy is evaluated through the use of simulated and observed Landsat Thematic Mapper (TM) images. TM images include a discontinuous distortion and a high-frequency distortion due to attitude fluctuations and bidirectional scans. A geometric model consisting of a single-valued-function is used to correct these distortions. The iteration calculation of the mapping cannot be converged, resulting in an enormous amount of calculation and data. Therefore, geometric models consisting of separate geometric models of the bidirectional scans and frequency components are proposed     

基于RADARSAT-2数据的SAR图像双视向几何校正方法研究

针对山区高分辨率雷达卫星Radarsat-2图像的严重几何变形,提出了一种新的双视向雷达图像几何校正方法.实验证明该方法可以有效祛除地形引起的各种几何变形,防止地形引起的后向散射系数的失真,特别是能够有效祛除叠掩和阴影的影响,而这个问题是基于单幅雷达图像的传统几何校正方法无法解决的.为合成孔径雷达(SAR)图像在山区的...     

An optimum interpolation method applied to the resampling of NOAAAVHRR data

Two main problems must be solved in the geometric processing of satellite data: geometric registration and resampling. When the data must be geometrically registered over a reference map, and particularly when the output pixel size is not the same as the original pixel size, the quality of the resampling can determine the quality of the output, not only in the visual appearance of the image, but also in the numerically interpolated values when used in multitemporal or multisensor studies. The “optimum” interpolation algorithm for AVHRR data is defined over a 6×6 window in order to: consider overlapping effects among adjacent pixels. The response for each new pixel R(x, y) is determined as a linear combination of the response R _i(x_iy_i) of the surrounding pixels in the window (i=1,36). The weighting coefficients μ_i are calculated from the ground projection of the effective spatial response function for each AVHRR pixel, taking into account the particular viewing angle and geometry of the pixels on the ground. This method is intended to give an optimal interpolation of AVHRR scenes along all the scanline, in order to compensate for off-nadir radiometric alterations associated to the varying spatial resolution and the blurring introduced by the pixel overlaps. The optimum method, as mathematically defined, is highly expensive in CPU time. Then, a big effort is necessary to implement the algorithms so that they could be operationally applied. Two approaches are considered: a general numerical method and a pseudo-analytical approximation. A Landsat TM image corresponding to the same date of the AVHRR image is used to test the quality of the radiometric interpolation procedure     

基于失真图像特性测量的扫描图像校正技术

提出一种扫描图像校正技术，解决书籍扫描时图像背景灰度不匀、几何畸变和局部模糊的问题。该方法不依赖扫描设备的物理参数，完全根据对失真图像的测量来计算校正因子。选取适当的采样窗1：3，基于直方图分析导出背景灰度因子，通过内插校正几何失真，最后进行空变高通滤波以减轻字迹模糊。通过建立背景灰度因子和缩小系数的关系实现对扫描设备的标定，从而在校正同一设备输出的其它图像时可根据背景灰度的变化而不必再检测页面边缘。与原始扫描图像相比，处理后的图像质量大为改善，且光学字符识别（OCR）处理的识别率达到82．6％。     

Comparison of interpolating methods for image resampling

When resampling an image to a new set of coordinates (for example, when rotating an image), there is often a noticeable loss in image quality. To preserve image quality, the interpolating function used for the resampling should be an ideal low-pass filter. To determine which limited extent convolving functions would provide the best interpolation, five functions were compared: A) nearest neighbor, B) linear, C) cubic B-spline, D) high-resolution cubic spline with edge enhancement (a = -1), and E) high-resolution cubic spline (a = -0.5). The functions which extend over four picture elements (C, D, E) were shown to have a better frequency response than those which extend over one (A) or two (B) pixels. The nearest neighbor function shifted the image up to one-half a pixel. Linear and cubic B-spline interpolation tended to smooth the image. The best response was obtained with the high-resolution cubic spline functions. The location of the resampled points with respect to the initial coordinate system has a dramatic effect on the response of the sampled interpolating function the data are exactly reproduced when the points are aligned, and the response has the most smoothing when the resampled points are equidistant from the original coordinate points. Thus, at the expense of some increase in computing time, image quality can be improved by resampled using the high-resolution cubic spline function as compared to the nearest neighbor, linear, or cubic B-spline functions.     

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。