机载激光雷达数据辅助的航空高光谱影像几何精校正

严格的几何精校正可以提高遥感影像的实用价值。对于CASI(compact airborne spectrographic imager)推扫式单线阵航空高光谱传感器而言,由于每次飞行装机都要重新安装GPS(global positioning system)接收机、差分定位与惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU),因此GPS、IMU和传感器之间的几何方位标定并不严格,从而导致外方位元素精度受到影响,几何校正结果不理想。为提高几何校正精度,需要依据共线方程,结合地面控制点,计算相应的辅助校正参数。然而实验区属于高海拔无人区,难以实施地面控制点测量,且无其他高精度正射影像可参考。为此实验以机载LiDAR(light detection and ranging)数据为辅助,一方面基于LiDAR高程信息生成数字高程模型;另一方面,通过对LiDAR回波强度信息进行校正,提高基于回波强度的地物判读性,并以回波强度图为参考选取控制点。然后,结合控制点和数字高程模型,完成了CASI高光谱影像的几何精校正。通过对航带间同名地物点坐标对比,证明其精度得到了很大提高。结果表明,利用LiDAR回波强度信息可以解决控制点缺少的问题,显著提高遥感图像几何校正精度,未来也可在地物分类等方面发挥更大作用。     

地形图辅助的建筑物地面和机载点云特征配准

机载和地面激光扫描数据配准的实质是坐标转换问题.以建筑物的立面为研究对象,基于地形图的建筑物线性特征,提出建筑物线-面特征约束的地面和机载点云数据配准方法,实现机载和地面点云数据的配准及其向地形图坐标系的转换.采用拟合方法,获取地面与机载点云、地形图的建筑物线性特征参数.依据特征之间的空间关系,建立特征参数与坐标转换模型的关系,分别实现地面与机载点云向地形图坐标系的水平转换.垂直转换则通过建筑物水平屋顶边缘的高程相对配准以及控制点处的高程绝对配准计算.以上海海洋水族馆点云为例进行实验验证,结果表明该方法可以实现地面和机载点云数据配准.     

天绘一号卫星境外几何定位精度初步验证

为验证天绘一号卫星在境外的几何定位精度,采用区域网平差的原理与方法对RPC模型、系统误差模型、RPC模型等进行描述,并选择国外几何定位精度较高的WorldView影像作为控制数据对其RPC模型定位精度进行评价.研究结果表明:天绘一号卫星的平面精度约为10.253 m,高程精度约为3.892 m;选择合理的平差数学模型和控制点分布进行平差后,可以较为显著的提高其平面定位精度,而高程定位精度改善并不明显.     

极轨气象卫星NOAA AVHRR数据的高精度定位

针对极轨气象卫星 Ｎ Ｏ Ａ Ａ Ａ Ｖ Ｈ Ｒ Ｒ 数据的高精度定位,提出了一种从直接定位、导航定位、几何精校正三方面综合考虑的方案。该方案通过建立精确的卫星运动轨道模型、卫星摄动模型,采用对称椭球体的地球形态模型和融入卫星姿态的地面扫描点位置的计算方法,使直接定位精度达到３ 个像元。通过定量分析影响导航定位精度的主要因素,提出了融合卫星时间漂移校正、调整卫星轨道根数和估算卫星姿态偏差的导航定位新算法。在导航定位和几何精校正中,利用具有足够定位精度的１∶１００ 万数字地图数据和高分辨率 Ｌａｎｄｓａｔ Ｔ Ｍ 图像,提取地面控制点和控制块,使 Ａ Ｖ Ｈ Ｒ Ｒ 数据导航定位精度达到１ 个像元,几何精校正定位精度达到０５ 个像元     

遥感卫星图像几何校正模型法

本文提出了一种对国土普查卫星图像进行几何校正的模型法方案.文中根据成像几何过程建立了动态摄影模型,对模型参数进行优化.在处理局部卫星图像过程中用拟线性变换进行坐标内插.该模型法几何校正精度高、速度快,所使用的地面控制点少,得到了好的实验结果.     

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.     

基于有理函数模型和多项式模型的天绘一号影像几何校正精度评估

研究了不同地貌特征的TH-1影像基于多项式模型和有理函数模型的几何校正精度,以及在每种模型下不同控制点个数与几何校正精度的关系.实验结果表明,TH-1影像因光学投影产生的比如扭曲变形等误差较大,有理函数模型中只需较少控制点便可明显提高其几何校正精度;多项式模型中,控制点的数量越多对精度提高越有好处,2阶多项式校正精度最高;在没有参数模型的情况下,高阶有理函数模型是TH-1影像几何校正的最佳选择.     

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。     

TerraSAR-X几何校正及辐射定标模型

Terra SAR-X图像的几何校正和辐射定标对于获取地面目标高精度地理位置信息和辐射特征具有重要意义。采用距离-多普勒间接定位模型和仿射校正模型进行SAR影像几何校正,同时完成地形辐射校正并对辐射定标精度进行验证。距离向和方位向上达到了约0.3 m和0.4 m的几何定位精度;相对辐射定标精度优于0.3 d B,绝对辐射定标精度为0.22 d B,所以该模型能达到方法较高的精度且简单快捷。     

基于有理函数模型的QuickBird立体定位精度分析

针对有理函数模型具有与传感器类型无关,是一种通用成像模型等特点,以上海地区的QuickBird异轨立体像对为例,利用原始影像提供的有理多项式系数,探讨了基于有理函数模型的卫星影像立体定位算法,系统分析了其定位误差的分布特点.在此基础上,提出了提高基于有理函数模型立体定位精度的多种补偿模型.实验结果表明,在该区域使用一阶仿射变换模型进行补偿,在5～6个均匀分布的控制点支持下,即可达到0.6～0.8 m的平面精度和1.0 m左右的高程精度.     

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.     

高空俯视雷达的大气折射修正与定位误差模型

为了实施对地面目标的精确打击,空中飞行器上的雷达首先需要对地面目标精确定位.由于雷达电波在大气中传播时会产生折射误差,因而会影响雷达定位精度.针对有关部门的实际需求,以及目前大气折射误差修正基本上都是基于地基雷达的现状.通过选择高精度的对流层和电离层大气模型,利用全国对流层大气参数和电离层大气浓度剖面建立大气折射率剖面数据库.根据电波传播理论,利用射线描迹法推导出了位于电离层中俯视雷达的大气折射误差修正模型和定位误差模型.仿真实验表明,大气折射效应对高空俯视雷达探测精度影响很大.利用该模型可极大地提高俯视雷达的定位精度,为有效打击地面目标奠定基础.     

基于修正霍夫模型的双曲线拟合及目标尺寸反演

针对传统目标双曲线数学模型中,因假定雷达紧贴地面或忽略雷达高度对传播路径的影响导致的目标双曲线拟合精度低以及目标反演误差大等问题,基于双曲线形成机理提出了雷达离地工作时目标双曲线的修正Hough数学模型.该算法利用对称度法和极值法分别实现双曲线顶点的定位和图像二值化,基于双曲线修正数学模型,利用Hough变换反演圆形目标大小,实现目标回波双曲线的拟合.仿真结果表明,与通用Hough变换相比,该算法具有更好的拟合效果和反演精度.     

基于连续空间频率的遥感成像辐射响应模型及其几何相关性研究

从光学遥感成像机理出发, 突破MTF (系统传递函数)和SNR (信噪比)模型在影像辐射质量评价中的局限性, 将影像频谱、MTF和SNR有机结合, 提出具有明确物理意义的, 基于连续空间频率的辐射响应模型SFRR以及截止空间频率处的SFRR指标。该模型一方面能有效降低综合辐射响应模型对复杂地物光谱、反射率等实测参量的依赖, 另一方面为研究辐射响应与几何质量的相关性提供了理论基础。利用资源三号前视和后视卫星影像及其MTF退化与噪声仿真影像, 进行SFRR模型及特征点像方几何定位精度相关性分析, 验证SFRR模型及其与遥感影像几何质量的定量关系。研究成果可以作为航空航天光学遥感传感器系统设计、遥感影像处理和应用的重要依据与基础保障, 对微波、激光雷达等遥感影像质量评价也有一定的借鉴意义。     

一种高分三号SAR影像五参数变换模型几何精校正方法

为了更好且快速的提高单景高分三号影像的地理定位精度。本文提出了有理函数结合五参数变换方法的复合模型实现高分三号（GeoFen-3, GF-3）卫星一级影像产品的几何精纠正,所提五个参数均具有具体的物理意义。通过比较仅用影像附属的有理多项式参数,以及有理函数模型结合仿射变换方法的定位精度,表明在引入高分辨率数字高程模型且使用本文方法时,只用3至4个控制点便可有效提高GF-3号影像的定位精度。相比仿射变换模型,本文的方法具有所需控制点数少且精度高的优点。并利用四景GF-3号SAR影像对所提方法进行了实验验证,在引入高分辨率数字高程模型数据后,本文所提方法可将高分三号超精细条带（ultra fine strip, UFS）模式的影像定位精度纠正到两个像素左右,精度要高于仿射变换的方法。     

辅助控制点下快鸟影像定位求解及其精度分析

结合上海地区城市快鸟(QuickBird)高分辨率卫星影像,简述高分辨率影像定位中的通用传感器模型,有理多项式系数模型(RPC).通过在影像上选取均匀分布的50个地面控制点,运用正则化最小二乘迭代法计算得出RPC.然后分2种情况对求解出的PRC改正,即当同时具有原始地面控制点(GCP)和辅助GCP时,应用正则化批处理最小二乘迭代法(BILSR)来改正RPC系数,而当只有辅助GCP时,则使用增量离散卡尔曼滤波方法(IDKF)来改正RPC精度.最后利用40个检测点,设计多种方案的实验并进行分析,以此为基础对BILSR和IDKF法的可行性进行了对比分析,认为辅助控制点的选择应侧重其本身更高的精度而不是单纯从数量上考虑,此外得出城市高分辨率卫星影像几何处理的一些结论.     

LiDAR与航空影像的融合分类与精度分析

为了弥补单一数据源在地物分类时的不足,提出将机载激光扫描(LiDAR)数据与航空影像融合进行地物分类的思想,实现基于面向对象和单像元的复杂城区多级地物分类.将真彩色航空影像与机载激光扫描距离影像融合,采用光谱特征和空间特征将影像分割成若干同质区域;利用多源数据产生的各种信息建立分类规则并实现基于面向对象的地物分类,将植被信息和高差信息与分类结果叠加,实现基于单像元的分类结果纠正,然后再以对象内包含的建筑物直线段数量为约束条件对分类结果中的建筑物进行三级精化分类.实验表明该方法能够有效地自动分离建筑物、树木、草地和道路,其中建筑物的制图精度和用户精度分别是92.53%和95.79%,整个区域的分类精度为89.62%,该方法在复杂城区可行有效.     

矿井非视距环境下UWB人员定位算法

为建立实时、高精度定位系统,减少弯曲巷道对矿井人员定位产生的NLOS误差,基于超宽带UWB技术和井下复合衰落信道模型,提出一种矿井NLOS环境下的改进算法。利用面积形心算法,将未知节点的空间位置约束在一个较小的区域内,然后利用Taylor和Chan氏算法进行定位,从而提高UWB井下人员定位系统的精度。仿真结果表明：该算法在井下NLOS环境下具有较高的定位精度,综合性能优于Chan氏算法和Taylor算法。