卫星遥感图像大地几何校正的一种方法

卫星遥感图像大地几何校正的一种方法王新民，邵贝恩（中国科学院遥感卫星地面站北京１０００８６）关键词：卫星遥感数据，几何校正，大地几何校正１弓唁卫星遥感图象的几何畸变可用卫星遥测数据予以纠正’‘－“．但是由于卫星轨道偏离、姿态漂移等误差的影响，校正后的...     

星载SAR遥感影像地形辐射校正——以ALOS PALSAR为例

针对地形起伏造成的SAR图像辐射畸变等问题,在分析SAR成像机理及几何结构的基础上,通过推导,构建了基于规则化散射因子及局部入射角的地形辐射校正模型。以ALOS PALSAR为例,依据DEM与卫星轨道参数,采用R-D定位模型及Muhleman半经验模型,在模拟SAR影像的基础上,建立了真实SAR与DEM之间的映射关系,实现了对原始SAR影像的地理编码,提取了局部入射角、投影角及规则化因子等,进行了地形辐射校正,从而消除了面积效应及地形起伏造成的畸变问题。校正后的图像纹理特征更加均匀,散射系数与局部入射角的线性相关性显著降低。该研究对雷达图像的应用具有一定的借鉴意义。     

卫星影像仿射畸变的自动校正方法

针对卫星影像存在的仿射畸变，研究并给出了一种实用的自动校正疗法。分析了仿射畸变模型参数的计算方法，对几何校正控制点进行了自动选定，辨识出了畸变模型参数，采用均值法及中值法对模型辨识参数进行优化处理，进而通过坐标变换及灰度的双线性插值实现卫星影像仿射畸变的自动、精确校正。仿真实验结果说明了该方法的可行性、有效性。     

双目图像校正VLSI硬件电路结构设计

针对已有立体视觉中双目图像校正算法计算复杂度较高,不适合硬件实现的问题,提出了一种双目图像几何校正模型,并设计了VLSI硬件电路结构。利用网格模板标定法获取畸变校正模型参数,进行单目畸变图像的校正;再借助双目标定算法获得双目图像校正外部参数,得到立体校正模型,进行立体校正。结合畸变校正模型和立体校正模型,设计一个新的双目图像几何校正模型,并基于此模型设计双目图像几何校正VLSI硬件电路结构,具有较好的几何校正效果,也能够保证校正后的双目图像分辨率。     

遥感图像的几何畸变校正方法研究

该文通过对遥感图像的几种主要几何误差计算,论述了一种直接利用图像几何误差公式和多项式近似校正相结合的图像几何畸变校正方法,并以实例证明了利用该文算法经过重采样能够得到清晰、有效的遥感数字图像。     

一种基于几何性质的鱼眼图像校正算法

为快速、高效地校正具有径向畸变的鱼眼图像,提出一种基于几何性质的校正算法。根据投影不变性原理以及径向畸变的几何特性,计算畸变直线的斜率,并通过求解线性方程组得出多项式校正模型的参数。实验结果表明,该算法能够以较低的运算复杂度获得较高的校正精度,相比于采用数学迭代拟合直线的方法,该算法在图像整体校正质量上有明显改善。     

由灭点进行径向畸变的自动校正

目的镜头畸变影响着3维重建、几何量测等工作的质量。根据图像中的灭点几何约束条件,提出一种根据灭点进行弱径向畸变自动校正方法。方法为避免包含畸变中心参数的非线性模型优化结果的不稳定性,在求解径向畸变系数之后进一步对畸变中心进行优化。首先根据灭点几何约束条件建立关于灭点与径向畸变系数的非线性模型,使用Levenberg-Marquardt(LM)算法估计灭点坐标与径向畸变参数,然后根据质量评价准则对畸变中心和径向畸变系数进一步迭代优化;最后,通过真实图像对该方法的可行性进行分析验证。结果采用不同的数据对径向畸变进行了有效地校正,并采用校正后的数据进行了相机标定,标定结果相对于传统基于非量测校正方法有明显的提高。结论充分利用图像中的灭点属性,提出一种新的镜头径向畸变校正方法。实验结果表明,该方法能够有效地对径向畸变进行校正,并克服了传统基于非量测畸变校正方法的不稳定性。     

书籍扫描图像几何畸变校正

提出一种图像扫描技术,解决书籍扫描时图像背景灰度不均匀、线性几何畸变、以及非线性几何畸变等问题。这个方法不依赖扫描仪的参数。通过对图像的预处理,选取适当的采样窗口,基于直方图背景分析导出背景灰度因子,校正背景灰度不均。提出了一种线性几何畸变校正算法,用横向数值校正算法解决了非线性畸变的问题。     

基于灭点的径向畸变自动校正方法

镜头畸变影响着三维重建、几何量测等工作的质量。本文根据图像中的灭点几何约束条件,提出一种基于灭点的弱径向畸变自动校正方法。为避免包含畸变中心参数的非线性模型优化结果的不稳定性,本文在求解径向畸变系数之后进一步对畸变中心进行优化。首先根据灭点几何约束条件建立关于灭点与径向畸变系数的非线性模型,使用LM算法估计灭点坐标与径向畸变参数,然后根据质量评价准则对畸变中心和径向畸变系数进一步迭代优化;最后,通过真实图像对该方法的可行性进行分析验证。本文充分利用图像中的灭点属性,提出一种新的镜头径向畸变校正方法。实验结果表明,该方法能够有效的对径向畸变进行校正,并克服了传统校正方法的不稳定性。     

基于矩形角点几何变换的畸变图像校正

在以数码相机等数字设备拍摄图像时,所拍摄的图像经常会产生各种各样的变形,这种变形可能会导致识别软件中的后续处理失败,从而使图像无法被识别。为了使普通的识别软件能够对数码相机等拍摄的图像进行识别,有必要对其进行校正。针对大部分畸变图像是倾斜变形和透视变形,采用类似倾斜变形图像的几何校正算法,分两步实现图像的校正。实验表明,该方法对于倾斜变形和透视变形有良好的校正效果,以便于后续的图像处理。     

推扫式光学卫星遥感影像产品三维几何模型研究及应用

推扫式光学卫星遥感影像系统校正与精纠正的几何模型通常用一个二维仿射变换模型表示,系统几何校正产品和精纠正产品中仍然包含了地形起伏信息。为了对这些信息加以应用,本文仿照RFM(有理函数模型)用于辐射校正产品几何处理的思路,提出利用RFM对系统几何校正产品、精纠正产品求解RPC参数并进行三维几何处理的技术和方法。分别利用一景北京地区10m和2.5m分辨率SPOT5 HRG各级影像产品进行了正射纠正试验,利用北京地区两景异轨5m分辨率SPOT5 HRG的各级影像产品进行了立体定向试验,结果表明,各级影像产品的三维几何模型可以用三阶分母不相同的RFM替代,与直接应用辐射校正产品影像模型进行正射纠正和立体定向的精度一致。     

星载SAR影像的定位与几何纠正

高精度几何纠正算法对SAR影像的广泛应用具有重要意义,而SAR影像纠正中的一个重要问题是建立影像定位模型。在阐述了距离多普勒定位模型的基础上,利用一景高分辨率的TerraSAR-X影像进行了地理定位实验,实验结果表明采用2次参数方程和3次参数方程描述卫星轨道位置所得的定位精度相差不大,且都能满足精度要求,为了计算方便和减少控制点的数目,通常可以采用二次参数方程来描述卫星位置。定位参数解算完成后,又采用了间接纠正法对影像进行了几何纠正,得出纠正精度不超过3个像素,表明该算法合理可行。     

组合大视场星敏感器自主定轨方法

在卫星自主轨道确定中,敏感仪器和其使用方法是很关键的问题。如何利用低成本的设备实现高精度自主定轨,足一个值得研究的重要课题。该文提出了一种组合大视场星敏感器自主定轨方法,在该方法中,整个地球在敏感仪器视场范围内,且每个星敏感器能至少观测到星光穿过地球边缘周围附近的一颗恒星。这样既可利用星敏感器的高精度,又可得到观测整个地球边缘附近恒星所需要的大视场;叙述了利用组合大视场星敏感器确定地心的方法;最后运用广义号尔曼滤波算法进行了仿真。考虑到星表、敏感仪器和仪器标定精度,星光大气折射改正以及地球非球形几何改正,其定轨精度估计可达100m～150m．     

Fast ray-tracing of human eye optics on Graphics Processing Units

We present a new technique for simulating retinal image formation by tracing a large number of rays from objects in three dimensions as they pass through the optic apparatus of the eye to objects. Simulating human optics is useful for understanding basic questions of vision science and for studying vision defects and their corrections. Because of the complexity of computing such simulations accurately, most previous efforts used simplified analytical models of the normal eye. This makes them less effective in modeling vision disorders associated with abnormal shapes of the ocular structures which are hard to be precisely represented by analytical surfaces. We have developed a computer simulator that can simulate ocular structures of arbitrary shapes, for instance represented by polygon meshes. Topographic and geometric measurements of the cornea, lens, and retina from keratometer or medical imaging data can be integrated for individualized examination. We utilize parallel processing using modern Graphics Processing Units (GPUs) to efficiently compute retinal images by tracing millions of rays. A stable retinal image can be generated within minutes. We simulated depth-of-field, accommodation, chromatic aberrations, as well as astigmatism and correction. We also show application of the technique in patient specific vision correction by incorporating geometric models of the orbit reconstructed from clinical medical images.     

Multi-Observed Block Adjustment for Satellite ImagesWithout Ground Control Points

In order to ensure the accuracy of target area’s ground information,it is necessary to do geometric correction for remote sensing images.Geometric correction has a great influence on the application of remote sensing images.Traditional geometric correction needs ground control points.However,it is difficult to obtain ground control points in some places,such as abroad,western China and desert.To improve positioning accuracy without ground control points,multi\|overlapping block adjustment model is built.Different from traditional method,error equations are built depending on multi\|projection in image space of a single object.In this way,error equations can converge to more accurate solutions.By adjusting the rational polynomial coefficients of each image,the positioning errors in different directions are compensated to a certain extent.Thus the positioning accuracy of remote sensing images is improved.First,block adjustment model and error compensation model are built with RPC coefficients.Then,conjugate gradient algorithm is used to solve the error equations iteratively.Finally the RPC coefficients are adjusted to improve the accuracy of positioning without ground control points.The ZY\|3 data test shows that multi\|overlapping block adjustment model increase the plane positioning accuracy of remote sensing images from 19.8m to 12.9m and the method can effectively improve the absolute positioning accuracy of remote sensing images.     

Generation of geometrically and radiometrically terrain corrected SAR image products

Terrain undulations affect the geometric and radiometric quality of synthetic aperture radar images. The correction of these effects becomes indispensable when quantitative image analysis is performed with respect to the derivation of geo- and biophysical parameters. The paper presents a rigorous approach for geometric and radiometric correction of SAR images. Using a digital elevation model, the imaging geometry is reconstructed and is used to perform geometric and radiometric correction of terrain induced distortions. The importance of a stringent radiometric correction based on the integration of the image brightness is emphasized. The approach guarantees that the energy contained in the image data is preserved throughout the geocoding process. The resulting backscattering images are fully terrain corrected and can be used for further quantitative investigations and may also improve qualitative studies as e.g. land cover classifications. The technique is applicable for different sensor types and image products, including already geocoded SAR images. The effect of different resolutions of digital elevation models used for the correction of the backscattering coefficient is investigated.     

地球静止轨道卫星有效载荷可优选凝视型光学遥感器

提出了在地球静止轨道上利用高分辨率固态成像器件按“凝视”模式观测地球的设想,分析了按凝视模式工作时的各种几何关系,并根据目前和近期能达到的固态成像器件的水平,以5 0002像元的CCD器件和1 0002像元的红外焦平面阵列作为探测器,提出了性能分别类似于VHRR和GOES-9成像仪的两种传感器的设计方案,并与之比较。分析结果表明,在静止轨道上按“凝视”模式观测地球是在气象观测和海洋遥感中很有吸引力的方案。     

一种新的卫星多光谱图像自动配准算法

针对小卫星独立相机多光谱成像系统波段间配准的非线性误差问题,提出了一种多光谱图像波段间自动配准算法,该算法综合利用互信息、遗传算法和MQ几何校正模型进行多光谱图像的自动配准。在算法中,以互信息作为配准的相似性度量,获得了很高的配准精度;利用遗传算法的快速搜索特性,可以较快的完成搜索并获得整体的最优解;利用MQ几何模型可以精确的建立图像之间的几何关系。试验表明该算法对于多光谱图像波段间非线性几何关系,能够取得非常高的波段间自动配准精度,整体配准误差在一个像元以内。     

基于DRG的遥感影像几何校正

几何校正是遥感影像处理的重要环节,地面控制点(GCP)的采集是影响遥感影像几何校正精度和效率的重要因素。结合SPOT5影像处理过程,比较了实际作业中几种GCP采集模式的优缺点,总结探讨了在ERDAS IMAGINE中利用DRG进行地面控制点采集的几何校正方法。     

极坐标下的空域水印算法研究

由于空间域嵌入的水印对旋转和缩放攻击相当脆弱,本文提出一种新的水印算法。将原图像和水印图像进行对数极变换,将变换后的水印图像嵌入到变换后的原图像中,然后再反变换为直角坐标系下的图像。水印嵌入到图片的位置不同,检测的水印图像发生变化。本文提出三种嵌入位置的方案,显示不同的效果。检测水印时,对几何攻击过的水水印进行几何校正,然后与原图像相减得到水印。这种水印方案能够很好地抵抗几何攻击。