基于图像畸变校正的高光谱偏振图像配准方法

定焦分孔径同时式高光谱偏振成像系统可同时获取多个偏振方向高光谱图像,是一种实时机载设计高光谱偏振成像系统.然而,这种设计各路成像单元存在固定偏差,且获取的图像易存在虚焦和扭曲现象,致使解析目标信息前需对图像进行配准.为了提高不同偏振方向高光谱图像间的配准精度,结合高光谱偏振图像配准算法暂无参考,非刚性图像配准算法适应范围小、效率低的现状,本文提出了基于图像畸变校正的高光谱偏振图像配准方法.首先,分析成像系统成像特点,建立成像模型;其次,消除虚焦模糊现象影响,获取该系统成像模型的畸变系数;最后,根据畸变系数对高光谱图像进行畸变校正,利用SIFT算法实现配准.以灰度差平方和(SSD)为相似度测度,对图像配准精度进行评价,实验结果表明,本文方法配准精度优于基于Demons算法、基于三次B样条FFD算法和基于SIFT算法,是一种有效的、快速的非刚性图像配准方法,既为非刚性图像配准方法提供新参考,也为定焦分孔径同时式高光谱偏振成像系统航拍图像信息解析奠定基础.     

环视SAR几何失真校正误差分析及补偿技术研究

环视合成孔径雷达(circular-scan SAR)主要用于在导弹精确末制导中进行景象匹配,成像几何精度对最终的目标定位至关重要。由于GPS/IMU测量误差的存在,使得环视SAR在采用基于GPS/IMU的成像几何失真校正方法进行校正后图像仍存在一定的失真。该文分析了环扫天线扫描角度误差和天线相位中心(APC)位置测量误差对成像几何失真校正的影响,并针对环视SAR的特点提出了有效的基于数据的运动参数估计方法。实测数据处理结果验证了分析的正确性及补偿方案的可行性。     

基于畸变校正的高光谱偏振图像配准方法

提出基于畸变校正的高光谱偏振图像配准方法,分析高光谱偏振图像成像特点构建畸变校正模型,依据高光谱偏振图像成像规律运算畸变校正模型,获取初始畸变系数,采用优化目标函数计算初始畸变系数得到最优畸变系数,采用该系数畸变校正不同偏振方向的高光谱图像;为提升畸变校正图像质量,采用后向插值算法-立方卷积插值方法灰度重建畸变校正高光谱偏振图像,在相同波段的重建高光谱偏振图像中选取0°、60°和120°偏振方向的图像,将60°偏振方向的图像作为基准图像,剩余方向的图像作为待配准图像,采用SURF算法实现高光谱偏振图像的图像配准。经过实验分析发现,该方法畸变校正后高光谱偏振图像径向畸变误差均方根最小值是0.438 652个像素,基准图像和配准图像SSD最低数值分别是151.26和157.62,说明该方法畸变校正效果优、配准精度较高。     

无人机多光谱成像仪图像的校正及配准算法研究

利用光校参数和软件配准法对无人机多光谱成像仪图像进行校正和彩色合成.多光谱成像仪由3个光电头部组成,它们分别对同一地物的R、G、B谱段成像.基于无人机多光谱成像仪中各光谱段成像光电头部存在的性能差异,需要进行图像配准,才能保证图像合成的效果.具体分析与讨论光校参数法与软件配准法的特点,采用这两种方法进行图像配准,并在此基础上提出采用二者相结合的手段研究进一步的算法,以期达到更好的配准效果.     

线阵推扫成像光谱仪几何校正误差的理论分析

针对本课题组研制的线阵推扫成像光谱仪和GPS/INS组合定位的集成系统,分析了姿态位置参数、焦距测量和安装角测量引入的几何校正误差,并利用航空试验数据计算出了定量化的误差结果.     

基于多核CPU和GPU的高光谱数据并行几何校正

针对高光谱几何校正计算复杂,大数据量频繁传输降低处理效率,无法满足实时需求等问题,提出基于多核CPU和GPU的并行计算模型。实现基于GPU的并行几何校正,并引入流水线并行思想提出基于多线程的数据读写优化方法,实现重采样部分的数据I/O优化。应用航空推扫成像仪所得高光谱数据进行实验,验证该方法能够有效地隐藏部分硬盘与内存间的数据I/O时间,几何校正加速比达到4.03,在基于GPU的并行计算基础上提高了1.74倍。     

基于SAR影像模拟几何校正算法参数误差影响分析

基于SAR影像模拟的几何校正算法以其不需要提供地面控制点、精确的成像参数以及所有操作可自动完成等优点,在SAR图像几何校正中受到了广泛的关注和应用。然而测量设备误差的存在,使得算法输入参数（航向角、飞行高度、近端斜距、DEM高程）存在误差,这会引起SAR模拟图像特征发生变化,严重时还会引起图像匹配参数（控制点）误差,降低几何校正精度。论文分析了算法输入参数和控制点对SAR影像模拟和图像匹配的影响,在此基础上完成了关于参数误差影响的较完整的分析,导出了一套相应的计算公式,弥补了现有文献中的一些空缺。      

几何校正的systolic实现

本文提出了一种用Systolic结构实现图像几何校正的方法,我们采用多项式来逼近几何校正的变换函数,由于坐标变换在图像平面上进行,多项式的计算可以大幅度简化。我们给出一个叠代算法,当用systolic结构来实现这个叠代算法时,计算一个象素点的坐标只需一次加法的时间,完成全部计算的加法器数目与多项式的阶次成线性关系。对运算的精度,我们作了理论上的分析。根据这个方法,我们用硬件实现了二阶多项式函数几何校正,几何校正的计算可以以接近实时的速度运行。     

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。     

采用SIFT特征的高光谱数据自动几何精校正

针对几何精校正过程中人工选取控制点误差大、未考虑高光谱数据光谱特征一致性等问题,提出了基于SIFT特征的自动几何精校正方法。首先提取图像的SIFT特征,利用高光谱数据的地理坐标定位进行局部特征匹配,然后为了进一步提取高精度、分布均匀的控制点,提出了一种分区域的随机采样一致（Random Sample Consensus,RANSAC）算法。利用航空高光谱成像仪Hymap获取的新疆东天山数据进行算法性能的分析与验证,并采用CE90/CE95以及均方根误差等指标进行定位精度的评价,提出的基于SIFT特征的自动几何精校正方法能够达到0.8像元的定位精度,并且校正前后光谱的光谱角小于0.01 rad。     

基于奇异值分解的岩心高光谱数据降噪研究

为了更有效地消除岩心高光谱数据中的噪声,提出基于奇异值分解的岩心高光谱数据降噪方法,引入奇异值下降率的概念,利用奇异值下降率单调性的突变点来确定表征信号有用奇异值的个数。用该方法对地物光谱仪ASD FieldSpec?4实地采集到的岩心高光谱数据进行降噪处理,并与依据奇异值相对强度确定奇异值突变点的降噪方法进行对比,利用均方根误差(RMSE)、信噪比(SNR)两项指标对降噪效果进行评价。实验结果表明,该方法更能提高信噪比,降低均方根误差,更能有效保持原始岩心高光谱曲线的吸收特征,消除高光谱曲线上的毛噪现象。     

基于MODTRAN的高光谱快速大气校正方法

高光谱遥感成像过程中一般会受大气成分的影响,为了利用高光谱数据进行有效的地物识别,这些影响必须消除。详细介绍大气校正的一个过程:首先采用大气预处理微分吸收法(APDA)和暗像元法,通过并行调用MODTRAN先后建立水汽和能见度的查找表,从而计算出图像中水汽含量和能见度,并利用得出的这些参数建立反射率查找表,最终对高光谱图像进行逐像元校正。该过程结合辐射传输模型法和基于图像信息的校正方法的优点,不需要实时的大气参数也能进行绝对大气校正。同时,加入并行处理使运行速度显著提高。通过对校正后的数据进行对比分析,结果表明校正后的光谱曲线与地面实物和其他软件校正后的光谱特征相吻合,该方法能够满足大气辐射校正的基本要求。     

基于误差估值累加开环校正的诱导式欺骗检测方法

诱导式卫星欺骗干扰可诱导航空器逐渐偏离预定航迹，难以被发现，因此及时有效地检测干扰是飞行安全的保障。在现有紧组合导航体制基础上，设计了一种基于误差估值累加开环校正的紧组合导航结构，并证明了其性能与传统闭环校正紧组合导航性能等效。在此结构中，将紧组合导航系统与自适应序贯概率比检测方法结合，提出了一种基于误差估值累加开环校正的诱导式欺骗检测方法，融合紧组合导航信息与其他不受欺骗影响的导航信息，构建欺骗检测统计量进行诱导式欺骗检测。仿真结果表明，开环校正结构可避免随时间累加的惯性导航系统误差所导致的组合导航滤波器发散问题，同时欺骗检测方法可进一步提高算法对“最坏”情形下微小诱导式欺骗的检测效果。     

基于本征模函数的高光谱数据特征提取方法

针对基于参数估计的特征提取方法高光谱数据维数高参数估计偏差大、细节光谱信息易丢失等问题,引入经验模式分解理论,提出了基于本征模函数的高光谱数据特征提取方法。该方法通过计算光谱特征的最大最小值以及均值得到本征模函数,从而得到反映高光谱数据的不同尺度的光谱波形波动信息,即吸收特征信息,并将高光谱数据投影到本征模函数空间,从而实现高光谱数据中不同物质属性光谱特征提取。利用航空推扫式成像光谱仪数据进行方法性能分析与验证,试验结果表明该方法不需要进行统计参数估计,避免了高光谱数据协方差的奇异性和参数估计不准确的影响,并较好地保留了数据提供的所有信息,增大了数据类间可分性。     

基于Gerchberg-Papoulis算法的平面近场截断误差修正方法研究

在平面近场天线测量中,有限扫描面截断是影响测量精度的主要误差源之一,找到解决截断误差的方法是天线测量的研究重点之一.文中将平面近场天线测量中由有限区域内的场求平面波谱的过程抽象为带限函数外推的数学模型,从实际测量中的近远场变换理论出发,论证了GP（Gerchberg-Papoulis）算法应用在平面近场测量中在理论上是切实可行的.将GP算法应用在平面近场天线测量中,并分析了不同迭代次数算法的修正情况.结果表明,随着算法迭代次数的增多,可信角域外计算方向图与理论方向图差别明显减小.因此,本文的方法能够明显减小平面近场测量中截断误差的影响.除此以外,还分析了误差对算法收敛性的影响,结果表明,误差对算法修正效果影响较大.     

单脉冲雷达速度量折射误差高精度修正方法

单脉冲雷达是高精度外弹道测量系统中的一种主要测量设备之一,为了提高其测量精度,对所有测量参数都需要进行电波折射误差修正.针对目前单脉冲雷达测速参数折射误差修正精度较低的现状,在距离和角度折射误差修正基础上,提出了基于方向余弦的速度量折射误差高精度修正方法.首先根据经折射修正后的目标精确位置,利用二阶中心平滑微分方法求出目标的真实速度向量;然后再利用测站、地心的位置得到目标到雷达站、地心的方向余弦,进而求出目标与雷达站间电波射线在目标处切矢方向余弦;最后进行距离变化率的折射误差修正.实验证明,该方法比常用的直接微分方法的精度高出20％,且具有较好的实用性和有效性.     

基于数据驱动的不规则用电检测误差校正系统设计

为准确获取电网用户的用电消耗数据,实现对电网环境的实时监测,设计基于数据驱动的不规则用电检测误差校正系统.借助用电检测电路,调度步进式校正电机与EMI滤波器间的即时连接关系,实现系统的硬件执行环境搭建.在此基础上,过滤已生成的电网用户电量消耗数据,通过求取不规则电负荷特征的方式,设置必要的误差校正维度条件,实现系统的软...     

Phase error correction method based on the Gaussian filtering algorithm and intensity variance

To overcome the invalid phase and phase jump phenomenon generated during the phase unwrapping, a phase error correction method based on the Gaussian filtering algorithm and intensity variance is proposed in this paper. First, a threshold of fringe intensity variance is set to identify and clear the phase in the invalid region. Then, the Gaussian filtering algorithm is employed to correct the phase order at the fringe junction, and then the absolute phase is corrected. Finally, the phase correction experiments of different geometric objects are carried out to verify the feasibility and accuracy of the proposed method. The method proposed in this paper can be extended to the correction of absolute phase error obtained by any coding method.