基于优化有理函数模型的高分辨率遥感影像几何校正及其精度评估 ——以ZY-3和Pléiades卫星数据为例

高分辨率遥感影像的几何校正是其后续影像处理的基础,对提升影像预处理的几何精度具有十分重要的应用价值.本文通过优化有理函数模型(rational function model,RFM),分别对资源三号(ZY-3)和Pléiades卫星高分辨率遥感影像进行几何校正,比较了不同数量地面控制点情境下几何精度提升的效果,并对二者的校正结果进行对比.研究结果表明:(1)未加入控制点时,ZY-3和Pléiades卫星影像平面误差 7. 20 m;(2)当添加1个控制点对RFM进行优化后,2种卫星的高分辨率影像平面误差可降低至4 m左右;(3)随着控制点数目的增加,2种卫星影像的平面误差降低幅度变小,但整体偏移方位改变不大.通过优化RFM的几何校正方法可以不同程度地提升高分辨率影像的平面几何精度,提升效果明显,可满足遥感监测、测图等应用需求.     

基于弱相关抽样的系数正则化的一致性分析

针对满足强混合条件的弱相关抽样,且α系数满足多项式衰减αi≤ai-t的情形,利用样本算子与积分算子的技巧,证明最小二乘系数正则化算法的一致性,并且得出在满足正则化条件LK-rfρ∈Lρ2X(X),0r≤21下的学习速度为o(m-2rmin{t,1}logm)。同时得出了基于弱相关抽样的系数正则化算法的饱和指数为2,说明与通常的最小二乘Tikhonov正则化算法相比,系数正则化算法在学习光滑函数时具有一定的优势。     

SAR影像的RPC模型参数求解算法研究

首次对ERS-SAR卫星影像进行了基于SRTM DEM无需初值的RPC模型参数求解试验,对比了9种形式RPC模型参数的求解精度,并对控制点格网大小及高程分层对参数求解精度的影响作了评价.试验表明SAR卫星遥感影像的成像几何可以用RPC参数进行拟合,可以和光学遥感影像一样进行摄影测量处理,简化SAR影像几何处理的难度;对于ERS-SAR影像,阶数为3并且分母不同的RPC模型可以取代严格成像模型进行摄影测量处理,在利用严格成像模型求解RPC模型参数时候,采用控制点的格网大小为30×30、高程分层为3可以达到精度和效率的平衡.     

利用高分辨率遥感影像进行地形图修测

为了研究高分辨遥感影像在地形图修测中的适应情况,选取地势平坦、地物密集的辽工大校区作为试验区,采用Quick Bird的全色和多光谱融合遥感影像为实验对象,利用最新的1:500地形图选取地面控制点(GCP),采用多项式模型进行纠正,对纠正后的影像进行矢量数据采集,通过与原有的矢量图进行比较和定性定量的误差评价。结果证明如利用Quick Bird高分辨率影像最大可以满足1:2000的地形图平面精度要求,因此可采用高分辨率影像对城市基础地理信息数据进行实时更新。     

几何校正在大区域地理影像数据处理中的应用

遥感资料的准备和处理是遥感技术在实际应用中的核心工作,几何校正是利用地面控制点(GCP)对遥感影像进行的几何纠正。文章用多种RS软件对卫星数据进行几何校正,并对相关模型参数设置、控制点输入和几何校正作了探讨。     

一种改进的病态测距方程非线性估计的正则化数值迭代法

传统非线性正则化数值迭代法能够解决病态测距定位方程,但该方法常假设3个方向具有相同的病态程度,将正则化约束作用于所有的方向,加剧了问题的复杂性并影响解的收敛效率。因此,针对已知点和未知点近似共面引起的病态问题,提出一种改进的非线性正则化数值迭代法。该方法将正则化约束仅作用于病态方向即Z方向,对态性良好的方向不进行约束,解决了测距定位方程的病态问题,也提高了传统非线性正则化数值迭代方法的收敛效率。该计算方法采用协方差迹最小准则来确定正则化参数。实验表明:该方法能够提高非线性最小二乘线性化方法的求解精度,收敛效率明显优于传统非线性正则化迭代法。     

基于广义交叉检验的自适应约束最小二乘图像恢复

现有的图像恢复方法中有一部分需要正则化系数,而正则化系数估计的准确与否是决定恢复图像质量好坏的关键,为了能够自适应地恢复图像,研究了约束最小二乘算法的图像恢复问题,提出了应用广义交叉检验方法估计约束最小二乘算法中的正则化系数．实验结果证明,用该算法估计的正则化系数恢复图像质量更佳,速度比普通的迭代方法快,而且该最小乘图像恢复方法实现了图像自适应图像恢复．     

基于RPC模型的SPOT6影像正射纠正

面对地物特征不明显的复杂地形区,同时无条件获得高精度数字正射影像和大比例尺地形图等参考资料的情况下,基于有理函数的RPC模型对高分辨率进行正射纠正也能达到满意的精度.本文基于RPC模型,利用有限的野外实测控制点和Google Earth平台控制点三种方案对覆盖复杂地形区湟水流域的SPOT6影像进行正射纠正.研究结果表明:基于手持GPS的正射影像平面中误差为9.0m;基于Google Earth纠正的正射影像平面误差为6.6m;以手持GPS为基准结合Google Earth数据纠正的正射影像的平面误差为4.9m.方案三纠正结果精度最高,初步验证了基于有理函数的RPC模型纠正精度较为稳定,以及增加控制点数量以及均匀分布能明显提高影像的纠正精度.在地面控制点布设数量不足以及不均匀的情况下补充部分Google Earth数据进行正射纠正是一种有效的方法.     

一种改进的高分辨率卫星影像数字表面模型生成方法

针对高分辨率卫星立体影像生成数字表面模型(DSM)过程中由于影像几何和辐射差异造成匹配困难和误匹配等问题,综合运用尺度不变特征转换(SIFT)算子和归一化互相关(NCC)算子,并考虑核线和视差约束,提出了一种基于三角网视差约束的影像分层匹配方法,同时对匹配窗口进行自适应优化改进,实现特征点、格网点和特征线的匹配,从高分辨率卫星影像生成DSM.将提出的方法应用于上海崇明WorldView-1和浙江舟山资源三号卫星影像生成对应区域的DSM,与地面控制点和已有DSM对比分析,高程精度与像素分辨率相当,验证了所提出方法的有效性.     

一种改进的高分卫星影像数字表面模型生成方法

针对高分辨率卫星立体影像生成数字表面模型(DSM)过程中由于影像几何和辐射差异造成匹配困难和误匹配等问题,综合运用尺度不变特征转换(SIFT)算子和归一化互相关(NCC)算子,并考虑核线和视差约束,提出了一种基于三角网视差约束的影像分层匹配方法,同时对匹配窗口进行自适应优化改进,实现特征点、格网点和特征线的匹配,从高分辨率卫星影像生成DSM.将提出的方法应用于上海崇明WorldView-1和浙江舟山资源三号卫星影像生成对应区域的DSM,与地面控制点和已有DSM对比分析,高程精度与像素分辨率相当,验证了所提出方法的有效性.     

考虑高层建筑的高分辨率卫星影像几何定位

研究城市高层建筑环境下高分辨率卫星立体影像的几何校正方法和精度分析.实验结果表明,为了提高基于有理函数模型的定位精度,需要加入部分地面控制点.但是当控制点位于地面时,传统物方几何校正模型可以对平坦地面点进行有效几何校正,而建筑物楼顶点会出现高程外推计算错误.为此,提出一种改进的物方几何校正模型,可以消除建筑物高程差过大造成的几何定位影响.计算结果显示,在上海城市中心区域的实验中可以达到平面方向0.6 m和高程方向0.8 m的定位精度,证明了该改进模型的有效性.     

A new geometrical correction method for inaccessible area imagery

The geometric correction of a satellite imagery is performed by making a systematic correction with satellite ephemerides and attitude angles followed by employing the Ground Control Points (GCPs) or Digital Elevation Models (DEMs). In a remote area or an inaccessible area, however,GCPs are unavailable to be surveyed and thus they can be obtained only by reading maps, which is not accurate in reality.In this study, we performed the systematic correction process to the inaccessible area and the precise geometric correction process to the adjacent accessible area by using GCPs. Then we analyzed the correlation between the two geo-referenced Korea Multipurpose Satellite (KOMPSAT-1 EOC) images. A new geometrical correction for the inaccessible area imagery is achieved by applying the correlation to the inaccessible imagery. By employing this new method, the accuracy of the inaccessible area imagery is significantly improved absolutely and relatively.     

基于正则方法与迭代技术相结合的复杂温度场重建算法

针对傅里叶正则算法在复杂温度场重建过程中存在的不足 ,首先用正则化方法获得温度场重建这一不适定问题的稳定解 ,然后利用迭代技术对解进行一次迭代优化修正 ,充分考虑观测矩阵降质对温度场重建的影响·提出一种基于正则化方法与一次迭代技术相结合的复杂温度场重建算法·仿真结果表明该算法温度场重建精度优于傅里叶正则算法 ,能快速而较高精度地重建出复杂温度场二维温度分布     

非齐次热方程侧边值问题的一种迭代方法

探讨非齐次热方程侧边值问题,这类问题是严重不适定的. 应用迭代正则化方法,得到问题的一个正则近似解,并分别在先验和后验正则化参数选取规则下给出正则解与精确解之间的Hlder型误差估计,数学实验表明使用迭代正则化方法求解这类问题是有效的.     

基于混合正则化的最小二乘三维电阻率反演成像

基于经典Tikhonov正则化(classical Tikhonov regularization)的最小二乘反演是三维电阻率反演的主要方法。对于电阻率分片连续的地质体,由于光滑反演解的光滑性使得目标区域与背景区域间边界模糊,不能很好地体现异常体的形态信息和位置信息,成像效果不好。将总变分正则化(total variation regularization)与经典Tikhonov正则化结合,提出混合正则化反演方法,通过模型分析比较经典Tikhonov正则化、TV正则化、混合正则化在反演结果上的不同,证明了引入混合正则化约束的最小二乘反演既保持了经典Tikhonov正则化方法解的稳定性,又具有TV正则化方法解的保边缘性,有效地改善了三维电阻率成像效果。最后将混合正则化的反演方法应用到实际工程,验证了该方法的有效性和实用性。     

线阵推扫光学卫星外方位元素自检校方法

在深入分析线阵推扫光学卫星外方位元素误差对几何定位影响特性的基础上,利用俯仰角、滚动角误差引起几何定位误差的方向特性,提出了不依赖地面控制点的外方位元素自检校方法.采用仿真数据验证了方法的正确性,结果表明该方法能够补偿外方位元素误差,有效提升无控几何定位精度.     

认知导航路径整合中方位及尺度参数求解方法

无人作战飞机(UCAV)认知导航路径整合时需获取环境信息相对参考信息的方位和尺度值,提出了一种基于迭代最小二乘法的高精度相似变换参数求解方法.利用SURF(Speeded Up Robust Features,SURF)算法提取高鲁棒性特征点,采用比值法提纯匹配对,得到一一对应点集,并将点集中元素转换为矢量形式,以最小二乘算法求解矢量间相似变换参数,并根据结果对感知图进行方向旋转及尺度调整,通过循环迭代得到方位和尺度值.仿真结果表明,文中方法得到的角度平均绝对误差低于0.04°,尺度变化下得到的尺度绝对误差在此10-3数量级,抗噪声性能优于最小二乘法.     

多传感器卫星遥感影像无控制点区域网平差

为了验证多传感器卫星遥感影响无控制点区域网平差算法，采用理论分析和实验的方法，从卫星遥感影像区域网平差的成像几何模型出发，利用卫星遥感影像附带的参数拟合RPC模型参数，然后根据RPC模型和像面的仿射变换模型构建了多传感器卫星遥感影像区域网平差的数学模型。对某地区不同分辨率的SPOT-5 HRG影像进行直接空间前方交会处理和无控制点的区域网平差试验，验证了多传感器卫星遥感影响无控制点区域网平差算法。研究结果证实多传感器卫星影像的区域网平差技术在卫星遥感对地目标定位中有较好的应用前景，尤其可应用于话部无图区的困难地区测绘。     

包络曲线的求解方法及在地球物理勘探中的应用

给出一个类曲线包络的公切线的求解方法,这种曲线包络在地球物理勘探的成像中有着重要应用,且这些曲线通常无解析表达形式,只能得到曲线上离散的点。文中给出了求解的迭代方法及收敛性。算例表明这种迭代方法收敛速度非常快,文中还证明了速度成像中等时曲线的凸性。     

多联通区域中的拉普拉斯方程柯西问题的一种数值计算方法

多联通区域中的Laplace方程柯西问题的一种数值解法——基本解和边界控制技术相结合的方法,其主要思想是先通过边界控制技术来获得部分边界上的未知的Dirichlet数据的一个逼近,然后再用基本解方法去求解一个带有第二类边值条件的Laplace方程.这种方法在求解拉普拉斯方程柯西问题时与通常所用的基本解方法不同,本文主要是用基本解方法求解了一系列正问题而不是直接用基本解方法去求解拉普拉斯方程柯西问题这样一个反问题.这里由于Laplace方程柯西问题的高度不适定性,为了确保数值解的精度和稳定性,本文采用了Tikhonov正则化方法,在正则化参数的选取上采用了GCV准则.最后用数值算例证明了这种方法不论是在数值解的精度上还是数值解的稳定性上都是非常有效的.