遥感图像云自动检测

云层遮挡是影响遥感图像质量的重要因素,为提高信道传输利用率,要求自动检测并剔除云覆盖率大的图像.目前大多数的云检测算法都依赖遥感图像的光谱特征,然而很多图像数据并不具备完整的光谱信息,因此这类算法对图像数据要求较高且算法不具普适性.本文从云的空间纹理特征和统计特征出发,提出适用于多卫星多传感器的云检测算法.经过对186幅图像的初步试验验证,该算法简单快速、准确性高,同时能有效控制云检测过程的检测错误率,达到很好的检测效果.     

基于Swin-Unet的云分割算法的研究

在遥感领域,云遮挡对于非气象类遥感卫星有着非常严重的干扰,其影响了遥感卫星对于地面信息的识别和处理的同时,还极大的占用了下行传输的带宽和卫星的储存空间.此外,通过云判别将这些干扰有效排除,可以提高地物识别的效果,对于其他遥感图像处理的下游任务也具有十分重要的意义.近些年来,将云作为目标区域利用深度学习模型自动识别和分割...     

基于吉林一号遥感图像的星载目标快速识别系统

针对传统遥感图像地面目标识别系统图像获取周期长,信息实时性差等问题,设计星载目标快速识别系统,用于卫星在轨快速识别,提出改进的基于快速视网膜关键点(FREAK)的特征匹配识别算法,解决遥感图像数据量大、背景复杂的问题。介绍了星载目标快速识别系统的工作原理,提出简化的FREAK特征提取模型,将原有算法的七层模型减少为四层,用于快速提取出遥感图像中目标特征;利用二进制量化空间将高维特征数据量化为二维数据,提高算法的准确度;最后通过匹配,快速识别出遥感目标。实验结果表明,识别算法的准确度平均提高2.3%,识别用时缩短约27.8%,满足遥感卫星在轨目标快速识别的要求。     

精确质量控制的遥感图像JPEG2000压缩方法

提出了一种精确控制图像压缩质量的遥感图像JPEG2000压缩方法.根据小波变换的完全重构和子带系数量化误差统计独立特性,建立了压缩图像峰值信噪比质量指标与小波系数编码量化误差的数学表达关系式.在传统JPEG2000率失真理论的基础上,建立以压缩图像质量为目标,最小化编码码率的模型,并给出了压缩图像质量控制的码流优化截取方法.对标准测试图像以及卫星遥感图像进行实验,并与传统JPEG2000方法进行比较.结果显示,该方法具有相同的编码架构和复杂度,能够精确控制压缩图像质量,控制精度小于1％.对于序列多幅遥感图像,在相同平均码率条件下,提出的方法具有更高的整体压缩图像峰值信噪比.     

对遥感卫星数据传输技术发展的探讨

随着我国高分辨率遥感卫星技术的发展,其对数据传输速率和质量提出了更高的要求,本文首先对遥感卫星数据传输系统的组成进行阐述,随后对数据传输技术、数据压缩技术、存储技术和加解密技术进行分析。遥感卫星数据传输所需的工作量不断增加,希望能够为助力技术手段的突破提供参考,促进我国数据传输的质量和效率的提升。     

星敏感器和遥感相机主光轴交联角的在轨检校

为了提高遥感影像产品的定位精度,研究了星敏感器主光轴和遥感相机主光轴交联角的在轨检校方法。利用高分辨率卫星遥感影像的严格成像模型,将改进的非直接求解模型引入到遥感相机安装误差的标定中,提出一种对遥感相机内外方位元素进行统一检校的方法,实现了星上姿态确定系统和遥感相机之间系统误差的精确补偿。对来自遥感卫星的整轨遥感图像进行处理,利用最优化模型确定遥感相机和星敏感器姿态关系矩阵,进而检校出交联角。最后,利用单像对地目标定位原理,对检校精度进行了验证。实验结果表明,校正后地面点经纬度方向平面位置RMS误差分别为9.31 m和9.28 m,显示通过内外方位元素统一检校,遥感图像的定位精度得到显著提高。     

飞轮扰动下大口径长焦距光学成像系统的视轴误差的分析与试验

为了分析飞轮产生的微振动对高分辨率卫星成像质量的影响,建立了某高分辨率卫星的结构动力学模型,测量飞轮在轨工作时产生的微振动,并基于整星层次计算卫星在飞轮扰动下视轴误差。计算结果表明该高分辨率卫星光学成像系统的视轴误差的关键模态为第8与9阶模态,主镜与次镜对视轴误差贡献最大,可以优化主镜与次镜相关结构参数提高光学卫星的成像质量。为验证整星结构设计与微振动分析优化的准确性与合理性,针对整星初样开展地面微振动试验,该卫星在轨姿控系统为偏置动量轮设计,通过星上Z/Y轴动量轮模拟在轨实际工作转速,分别在卫星悬吊状态以及固支状态下测量了卫星颤振情况。分析与试验结果表明:整星微振动时角位移的仿真计算结果与试验结果相比,其相对误差α为11.13%,绝对值为0.009 94″,小于0.01″,初步认为在轨遥感图像质量不会受微振动影响而退化,并为光学遥感卫星的微振动设计提供了参考。     

光学遥感卫星信息获取能力指数的评估

提出了一种客观评估遥感卫星获取信息能力的指数模型。分析了影响遥感卫星信息获取能力的主要因素,包括运行轨道、成像分辨率、成像幅面、姿态机动能力等。以目标综合辨识量作为衡量标准,建立了涵盖成像分辨率、目标重访、姿态机动能力等要素的信息获取能力指数评价模型。介绍了模型的实现流程和具体步骤。该模型集成目标获取数量和目标获取精度两个维度信息,可实现遥感卫星信息获取能力的综合评估。以世界观测(Worldview)卫星系列、昴星团(Pleiades)和高景一号(Superview-1)等国内外光学遥感卫星为例进行了验证分析。结果表明,该指数模型能够对性能各异遥感卫星的信息获取能力做出准确评估,如WorldView-3的分辨率不到WorldView-1的分辨率的两倍,但信息获取能力却是其是3倍多;Superview-1分辨率比Pleiades高,但实际信息获取能力还不到后者的一半。得到的结果验证了提出模型的有效性,表明提出的模型可为综合评价光学遥感卫星遥感能力提供量化参考,为光学遥感手段的发展提供评估模型支持。     

应用第二代Curvelet变换的遥感图像融合

提出了一种基于第二代Curvelet变换遥感图像融合算法。将具有高空间分辨力的Pan图像与Ms图像的待融合波段图像进行直方图匹配,并对直方图匹配后的Pan图像与待融合波段Ms图像分别进行Curvelet变换分解,得到各自的低频子带系数和各带通方向子带系数;采用一定的融合规则对Curvelet变换系数进行组合得到融合图像的Curvelet系数;最后对组合后的系数进行Curvelet重构得到该波段具有高空间分辨力的Ms图像。对IKONOS卫星遥感图像的仿真实验结果表明:与传统的基于亮度-色调-饱和度彩色空间变换融合算法相比,该算法使融合后的Ms图像整体光谱保持度提高了10.54％,而与传统的基于小波变换的图像融算法相比,其空间质量提高了0.81%~1.12%, 有效解决了基于亮度-色调-饱和度彩色空间变换融合算法中光谱失真严重和基于小波变换图像融合算法中空间质量较低的缺点,使得融合后的Ms图像在最大可能地保持原始Ms图像光谱特性的同时,显著提高了融合图像的空间质量。     

基于ROI的海洋卫星遥感图像压缩算法

针对海洋监视卫星遥感图像的特点,提出了一种基于感兴趣区域(ROI: Regions Of Interest)的自适应海洋遥感图像近无损压缩算法。对图像进行了形态Harr小波最大提升后,在一个分辨率低的高频子带中利用阈值和八邻域连通分析方法检测出目标,使用外接矩形与环面的交集来描述ROI,其他分辨率级的高频子带的ROI通过Mosaic放大得到。高频子带中的ROI采用Rice无损熵编码方法,非ROI进行比特平面编码。低频子带采用DPCM和Rice结合的无损编码方法。实验结果表明,该算法能有效地划分ROI,在中低比特率情况下,获得了比JPEG2000更好的重构图像质量,且没有明显的ROI分割痕迹。本文算法的计算复杂度较低,易于硬件实现,而且还具有自适应性和数据包独立的优点,适合于海洋监视卫星遥感图像近无损压缩应用。     

CCD遥感图像的小波分解特性及编码压缩

研究了遥感图像的小波变换系数统计特性及小波系数的相关性.通过试验得出小波变换系数分布的一般规律和遥感图像基本特征,即数据的局部相关性弱、纹理丰富复杂和低冗余度,不利于高保真压缩,而遥感图像的小波变换系数却具有很强的局部相关性.提出了插分预测编码(DPCM)与集合树多级分裂(SPIHT)算法相结合的遥感图像小波编码算法,用该算法对CCD采集的遥感图像进行了3级小波分解和重构,并与EZW算法、SPIHT算法进行了比较.结果表明,算法所得的遥感图像没有方块效应,图像恢复质量较高,在相同压缩比和比特率低的情况下,明显优于其他两种算法.     

一种适合星上应用的遥感图像有损压缩算法

提出了一种高质量的遥感图像有损压缩算法,在分析了遥感图像经Daubechies双正交小波基D5/3整数小波变换后各子带小波系数统计特性和能量分布的基础上,引入了人类视觉特性,用它来控制算法中的量化方案.根据能量的大小确定不同子带对于目标识别的重要程度,选择不同的量化阈值和量化步长进行量化,并对量化后的数据采用固定比特平面编码.仿真实验表明,该算法对于不同内容和纹理的图像,在一定的压缩比下,均获得了PSNR(峰值信噪比)＞30dB的恢复图像,在不损失最低频信息的同时较好地保持了遥感图像中丰富的高频信息,实现了高质量的图像压缩,并且算法简便,快捷,所占用的存储容量小,易于硬件实现,适合于星上应用,减少了在遥感图像压缩中小目标的丢失.     

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.     

Enhancement of Satellite Image Compression Using a Hybrid (DWT–DCT) Algorithm

Discrete Cosine Transform (DCT) and Discrete Wavelet Transform (DWT) image compression techniques have been utilized in most of the earth observation satellites launched during the last few decades. However, these techniques have some issues that should be addressed. The DWT method has proven to be more efficient than DCT for several reasons. Nevertheless, the DCT can be exploited to improve the high-resolution satellite image compression when combined with the DWT technique. Hence, a proposed hybrid (DWT–DCT) method was developed and implemented in the current work, simulating an image compression system on-board on a small remote sensing satellite, with the aim of achieving a higher compression ratio to decrease the onboard data storage and the downlink bandwidth, while avoiding further complex levels of DWT. This method also succeeded in maintaining the reconstructed satellite image quality through replacing the standard forward DWT thresholding and quantization processes with an alternative process that employed the zero-padding technique, which also helped to reduce the processing time of DWT compression. The DCT, DWT and the proposed hybrid methods were implemented individually, for comparison, on three LANDSAT 8 images, using the MATLAB software package. A comparison was also made between the proposed method and three other previously published hybrid methods. The evaluation of all the objective and subjective results indicated the feasibility of using the proposed hybrid (DWT–DCT) method to enhance the image compression process on-board satellites.     

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。     

星载遥感图像JPEG2000压缩算法的去量化

随着空间技术的发展,空间遥感图像的数据量呈几何级数增加.为了满足JPEG2000星载遥感图像压缩系统的实时性要求,提出了一种对压缩算法进行优化和改进的方法.分析了离散小波变换后拉伸提升算法和JPEG2000量化算法.然后,通过一个新的拉伸量化因子将量化过程与后拉伸小波变换中的提升过程结合起来,减少了JPEG2000压缩算法的量化操作.最后,介绍了去量化处理方法的定点实现.实验结果表明:应用去量化处理方法可以使JPEG2000压缩算法中拉伸和量化过程所需要的时间降低50%,提升了JPEG2000星载遥感图像压缩系统的实时处理能力.     

遥感相机姿态控制轴的动平衡结构设计与验证

多个遥感相机固定在一颗遥感卫星上,调整其中一个遥感相机工作姿态的反作用力产生的角动量会改变遥感卫星的姿态,进而影响其他遥感相机的工作姿态。为了在遥感相机姿态控制轴内自平衡该角动量,减小影响,设计了一种遥感相机姿态控制轴动平衡机械机构。该机构主要由一个驱动电机、一个主轴、一个传动齿轮系、一个增速器及一个角动量平衡轮组成。机构工作时,电机转子驱动主轴带动遥感相机姿态控制轴调整相机姿态,同时,电机定子的反作用力通过传动齿轮系、增速器逐级传递,驱动角动量平衡轮旋转。通过调整角动量平衡轮的质量放大比或者增速器的增速比可得适当量值的平衡轮角动量,实现机构内部动平衡。基于角动量守恒定律和理论力学基本原理,证明了机构设计的正确性。最后,建立了遥感相机姿态控制动平衡机构的三维动态仿真模型,根据机构的实际参数,设定了机构的仿真参数,在给定负载的条件下进行了仿真验证和结果分析,进一步验证了设计的可行性。     

遥感成像中CCD拖影问题的处理

由于应用需要与工作环境的限制,在设计遥感传感器时侧重于系统的可靠性与稳定性,简化的设计在CCD的曝光触发和机械快门上存在缺陷,造成了CCD的拖影问题,使遥感数据与遥感图像产生了一定程度的失真。针对自研发遥感成像系统中的CCD拖影问题,提出了逆向逐行修正的方法,利用该方法修正遥感数据得到的遥感图像对比度和图像质量显著提高,图像细节予以呈现。