基于POS数据的OMIS影像几何校正

介绍了基于POS数据对OMIS影像做几何校正的原理和方法,不同于传统使用地面控制点对影像的纠正,该方法不需要地面控制点,这显著地提高了航空摄影后处理的工作效率,具有良好的应用前景。该处理流程主要分为两个部分:利用POS数据计算影像外方位元素和建立共线方程对OMIS影像做几何校正。实验证明,该方法对摆扫型成像方式的几何畸变校正是可行的,校正结果满足使用要求。     

基于三维重建的大区域无人机影像全自动拼接方法

低成本无人机由于不具有精密的惯性导航系统,其拍摄区域有可能是一些难以布设控制点的无人区,因此无法采用传统的航空摄影测量处理手段获得拍摄区域的拼接影像。为此,提出一种基于三维重建的无人机影像全自动拼接方法。利用从运动恢复结构和多视角立体算法重建拍摄区域的密集点云,根据密集点云数据采用一种基于邻点分布约束的点坐标插值算法内插待定点空间坐标,运用间接微分纠正方法对影像进行几何校正,从而获得几何一致的拼接影像。实验结果表明,该方法全程无需人工干预且拼接耗时短,相邻影像之间几何拼接精度约为2.5个像素。     

多重观测卫星影像的无控区域网平差

为了保证卫星遥感影像获取地面目标区域信息的准确性,需要对影像数据进行几何校正,几何校正的精度决定着遥感图像应用的效果。常规的校正方法需要地面控制点信息,但在境外、我国西部、荒漠等这些地方很难获取控制点。针对上述问题,提出了多重观测卫星影像的无控区域网平差方法,提高无控定位的精度。与常规区域网平差不同,该方法的误差方程基于"单物方—多像方"的连接点集建立,在无控条件下误差方程能够收敛到更加精确的解。通过误差补偿模型调整每幅影像的有理函数模型系数,使得不同方向的定位误差进行抵消,从而在无控制点的条件下提高遥感影像的定位精度。首先,利用卫星影像的RPC文件和像方误差补偿模型,建立多重重叠的区域网平差模型,然后,利用共轭梯度算法迭代求解误差方程,最后调整RPC系数,提高遥感图像定位精度。通过资源三号卫星影像试验表明:多重观测区域网平差将遥感图像的平面定位精度由19.8m提高至12.9m,能够有效提高影像的几何定位精度。     

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。     

稀疏轨道条件下SAR几何校正轨道拟合策略

针对SAR影像头文件中提供的轨道矢量分布较为稀疏时,使用低阶多项式拟合轨道参数会存在较大误差,从而导致基于距离-多普勒模型的星载SAR影像几何校正精度较差的问题,提出了一种稀疏轨道条件下实用的轨道拟合策略。通过对轨道拟合误差进行分析,综合考虑距离-多普勒模型的解算与现有几何校正资源,选择使用高阶插值方法生成卫星成像时刻处足够的加密点轨道状态矢量,再对局部的轨道进行二阶多项式拟合,利用拟合的轨道模型系数进行几何校正。利用实测GPS点数据进行了SAR几何校正精度验证,结果表明该策略能够明显改善ALOS2PALSAR影像几何校正精度,证明了该方法的有效性和良好的适用性。     

稀疏轨道条件下SAR几何校正轨道拟合策略

针对SAR影像头文件中提供的轨道矢量分布较为稀疏时,使用低阶多项式拟合轨道参数会存在较大误差,从而导致基于距离-多普勒模型的星载SAR影像几何校正精度较差的问题,提出了一种稀疏轨道条件下实用的轨道拟合策略。通过对轨道拟合误差进行分析,综合考虑距离-多普勒模型的解算与现有几何校正资源,选择使用高阶插值方法生成卫星成像时刻处足够的加密点轨道状态矢量,再对局部的轨道进行二阶多项式拟合,利用拟合的轨道模型系数进行几何校正。利用实测GPS点数据进行了SAR几何校正精度验证,结果表明该策略能够明显改善ALOS2 PALSAR影像几何校正精度,证明了该方法的有效性和良好的适用性。     

GPU支持的SAR影像几何校正大规模并行处理

目的几何校正(又称地理编码)是合成孔径雷达(SAR)影像处理流程中重要的一个步骤,具有一定的计算复杂度,需要用到几何定位模型。本文针对星载SAR影像,采用有理多项式系数(RPC)定位模型,提出了图形处理器(GPU)支持的几何校正大规模并行处理方法。方法该方法充分利用GPU计算资源强大及几何校正过程中每个像素处理步骤一致的特点,每次导入大量像素至GPU,为每个像素分配一个线程,每个线程执行有理函数计算、投影变换、插值采样等计算复杂度高的步骤,通过优化配置dim Grid和dim Block参数,提升GPU的并行性能。该方法通过分块处理实现SAR影像大幅面处理,且可适用于多个不同分块大小。结果实验结果显示其计算加速比为38 44,为全面客观地分析GPU并行处理的特点,还计算了整体加速比,通过多个实验分析影响整体加速性能的因素,提出大块读写提高I/O性能的优化方法。结论该方法形式简洁,通用性好,可适用于几乎所有的星载SAR影像、不同的影像幅面;且加速性能明显。     

虚拟CCD线阵星载光学传感器内视场拼接

以基于虚拟CCD线阵的多CCD影像重成像算法作为内视场拼接的技术手段,在对由地形起伏引起的多CCD影像的拼接误差进行理论分析和推导的基础上,提出无需数字高程模型(DEM)的虚拟CCD线阵多CCD影像重成像算法;并提出使用基于严密成像几何模型的空间前方交会的方法直接评价影像拼接对摄影测量生产的精度影响。研究表明,在虚拟CCD"安装"位置与真实CCD位置偏差不大的情况下,使用成像区域的平均高程进行拼接即可满足几何无缝拼接的需求;而在虚拟CCD"安装"位置与真实位置的偏离超过限差的情况下,可以用航天飞机雷达地形测绘DEM(SRTM-DEM)等一定精度的DEM数据校正地形起伏引起的拼接误差。使用先进陆地观测卫星(ALOS)卫星全色遥感立体测绘仪(PRISM)传感器三线阵影像作为实验数据,对前视、下视和后视的多CCD影像分别进行拼接。对拼接线的判读结果表明,影像拼接效果良好。另外,分别对拼接前和拼接后的前视、后视影像选取同名点进行空间前方交会,拼接后影像的空间前方交会精度与拼接前影像的空间前方交会精度一致。本文方法,可以无需DEM进行ALOS PRISM的内视场拼接,并使得拼接后影像的立体测图精度无损;拼接误差分析方法也可以在航空相机影像拼接中推广。     

卫星遥感影像RPC参数求解算法研究

针对国内外在求解RPC模型参数算法上需要初值、迭代处理,且求解过程相当复杂的缺憾,提出了基于全球DEM的RPC模型参数求解算法,利用SPOT-5、CBERS-2以及ERS卫星影像进行实验,获得对卫星遥感影像几何处理有意义的结论,并对卫星影像在利用严格成像几何模型求解RPC模型参数时做了控制点格网大小及高程分层数对求解精度的影响实验,得出对卫星遥感影像,采用控制点的格网大小为20×20、高程分层为3可以达到精度和效率的平衡。     

天宫二号卫星宽波段成像光谱仪地理定位方法

本文针对天宫二号(Tiangong No.2,TG-2)宽波段成像光谱仪的宽波段相机进行观测几何和地理定位解算。TG-2搭载的宽波段成像光谱仪是用于海洋、气象和环境空间综合观测的新一代试验遥感仪器。解算该仪器观测几何和高质量遥感地理定位数据是开展上述应用的前提和基础。本文基于宽波段相机多CCD拼接直视推扫模式,根据其特殊的扫描几何和卫星空间位置姿态,建立仪器焦平面与地理空间位置的对应模型。通过大量实际观测的定位数据建立旋转角度与变形数量的关系,修正安装矩阵,提高了模型定位精度。利用该模型实现了对TG-2卫星宽波段成像光谱仪图像的地理定位。利用图像的地理位置进行投影,与高精度海陆模板进行比较,定位精度约为2个像元(200m)。     

Landsat-8长条带影像正射校正

目的 Landsat-8传感器采用线阵推扫式成像,通过分景处理获得标准景产品。面对大范围遥感数据需求,长条带数据具有更高的应用价值。长条带数据的一般获取方法是通过拼接标准景正射产品的方式,该方法处理效率不高,并且当条带中某景由于云覆盖量较多无法生产正射产品时,将无法通过多景拼接的方式生成相应的长条带正射产品。针对此方法存在的问题,本文提出一种Landsat-8长条带影像的正射校正方法。方法 以长条带影像为整体,通过控制点匹配、长条带几何精校正和正射校正3个部分,直接生成长条带级别的正射校正产品。在长条带几何精校正过程中,提出了Landsat-8的基于轨道约束的长条带平差模型及控制点优化选取方法。结果 在15景的条带长度范围内,本文方法生成的长条带正射产品的几何精度在12 m以内,满足Landsat-8正射产品的精度要求,且处理效率相较于标准景拼接方式提升1倍左右;对于云覆盖较多的景,利用连续3景进行长条带正射校正,可以得到与标准景正射产品几何精度相当的长条带正射产品。结论 本文提出的长条带处理方法,在一定长度范围内,能够得到满足Landsat-8正射产品的精度要求的长条带正射产品,处理效率得到较大提高,且能够有效克服传统方法中云覆盖情形对长条带产品获取的限制。     

遥感影像的正射校正方法比较

遥感影像的近似正射校正方法包括共线方程法、基于仿射变换的严格模型、改进型多项式、有理函数模型、神经网络图像校正等等。目前还缺乏对这些方法进行系统比较的研究。在介绍上述几种方法原理的基础上，总结了不同正射校正方法的优缺点；重点分析了有理函数模型的数学推导和算法实现，将Tikhonov正则化方法引入有理函数模型解算过程；探索性应用了两种神经网络模型校正遥感影像；通过实验进行了各种正射校正方法之间的精度和效率比较。实验结果表明：在相同的控制点和已有数据条件下，有理函数模型精度最高，可达子像素级，但模型计算速度相对其它算法稍慢一点。
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轻型飞机成像光谱图象几何校正技术研究

成像光谱测量技术是近年来遥感领域的发展前沿之一，该技术以高光谱分辩率、高空间分辩率、高时相分辨率及普像合一为主要特征，在国民经济各个领域得到广泛应用。在剖析轻型飞机成像光谱测量系统成像环境特征的基础上，深入研究了低空遥感图象几何学理论，并利用数学模型分析方法，建立了航空成像光谱图象几何畸变模式及几何校正模型；提出了适合本系统的几何处理流程。利用所建立的几何校正模型和软件，对机载可见光/短波红外成像光谱数据进行了几何特性分析及几何校正，取得较好的图象处理效果，并证实了系统的实用性。     

增强现实中的摄像机径向畸变校正

增强现实系统中,有效地进行摄像机镜头畸变校正对提高虚拟环境的精确性具有重要意义.首先提出一种基于成像几何的畸变校正方法,采用带有一阶径向畸变的摄像机模型,对镜头径向畸变进行校正,再根据校正后的图像计算摄像机投影矩阵.实验表明,基于成像几何的畸变校正算法具有较高的畸变校正精度,640×480的图像中,最大畸变量达90多个像素.与利用理想针孔摄像机模型得到的增强现实环境相比,畸变校正后得到的叠加结果更为精确.     

基于摆扫反射镜的大视场成像像移模型

为实现大视场技术指标,建立了一种基于摆镜转动的摆扫成像模型;通过对摆扫成像与推扫成像模式的比较,分析得出当横滚角等于摆镜转角的2倍时,摆扫成像能够实现与推扫成像小姿态时相同的视场;经过实验验证,在横滚角为2°、4°、6°、8°、10°时,文章的方法与推扫成像模型像移相对误差在1%以内,偏流角大小相对误差在0.001%以内,两种方法保持了较好的一致性,保证了模型的合理性与正确性;此外,该模型还可以通过实时地控制摆镜的转动来实现穿航方向上的对地的扫描成像,进而实现大视场、宽幅盖对地成像,减小回访周期,提高空间相机对地成像的工作效率。     

一种光学卫星无控定位误差智能建模方法

光学卫星的无控定位精度是决定影像应用效果的重要因素;研究表明,影响光学卫星无控定位精度的主要因素包括姿态测量随机误差、时间同步误差、结构变形等引起的姿态低频误差等,影响因素多,难解耦,传统通过控制点评估来建立无控定位误差模型的方法难以客观全面地揭示误差规律;为了更准确地建立无控定位误差变化规律模型,该文将卷积神经网络引入无控定位精度建模,以卫星成像参数和业务系统全自动几何质检结果作为学习样本,利用网络训练无控定位精度与成像参数的关系,更全面揭示无控定位误差规律,并通过预测定位误差来提升无控定位精度;试验中选取了10 019景珞珈一号01星数据,采用7 514景影像作为无控定位误差变化规律的训练样本集,剩余的数据开展无控定位误差预测补偿精度验证;结果表明,模型预测精度小于1个像素,验证了该文方案的有效性和可行性。     

利用稠密结构特征的航空影像与LiDAR数据配准北大核心CSCD

针对航空影像与激光雷达点云数据间存在显著的几何畸变和辐射差异导致难以精确配准的问题,提出了一种基于几何约束和稠密结构特征的自动配准方法。该方法包括粗配准和精配准两个阶段。粗配准通过基于分块FAST算子的特征点提取和局部几何校正两个步骤,消除影像间明显的尺度和旋转差异。在精配准阶段,首先构建了一个结合一阶和二阶梯度信息的新描述符(second-and first-order channel features of orientated gradients,S-CFOG)来提取影像间稠密的结构特征,然后在频率域采用三维相位相关作为相似性度量进行同名点匹配。最后,利用同名点对外方位元素进行精化,实现对这两类数据的精配准。通过两组不同覆盖场景的数据进行实验,结果表明,该方法可达到1~2个像素的配准精度。     

高分辨率卫星影像几何校正研究

该文首先对遥感影像的变形机理与几何校正方法进行研究讨论,论述了多项式模型和有理函数模型等遥感图像几何校正模型,介绍了双三次卷积内插方法、最临近内插方法、双线性内插法等数字图像重采样方法,同时论述了地面控制点(GCP)及检查点的选取方法。在此基础上论述了遥感图像几何校正的一般步骤:根据现有数据特点,利用ERDAS对影像数据进行几何校正。最后对校正精度进行分析,结果符合预期要求,说明实验中所采取的方法与流程具有较高可靠性。     

“高分一号”卫星数据几何校正研究

运用野外采集的GPS数据研究几何校正模型和控制点数量对4景"高分一号"高分辨率相机数据的几何校正精度影响,此项研究有利于合理使用"高分一号"卫星数据,为国产卫星数据的应用和推广起到一定的促进作用。分别运用多项式模型和有理函数模型对"高分一号"数据进行几何校正,运用事先布置好的检查点与校正后影像上的同名地物点进行精度分析,实验表明运用有理函数模型对"高分一号"数据进行几何校正会取得较好精度。分别运用25、20、15、10、5、1个和无控制点对4景"高分一号"数据进行有理函数模型的几何校正。综合考虑人力、耗时、精度等因素后得出结论:如果影像中山区不多时,运用5个控制点进行校正可以取得较好的效果,当山区比较密集时,可以适当增加控制点数量到10个。     

基于点和直线特征的高分辨率航空单线阵影像几何纠正

针对恶劣飞行条件下,高分辨率航空单线阵影像基于POS数据几何纠正后仍存在内部畸变的问题,利用影像上丰富的点线纹理特征,开展了基于特征的高分辨率航空单线阵影像几何纠正方法研究,分析了影像段落小带来的外方位元素解算时复共线性问题,采用线角分开迭代法实现了外方位元素的求解,使得该模型能够适用于高分辨率航空单线阵影像的几何纠正.实验结果表明:此方法能够有效校正因外方位元素测量引起的航空单线阵影像几何畸变.