基于稀少控制点的单片多源卫星影像联合区域网平差试验研究

检测基于稀少控制点的单片多源卫星影像联合区域网的平差精度。基于"RPC+二维仿射变换法"选取不同数量控制点,采用多种布设方案对182景多源卫星影像进行联合区域网平差定向试验及精度分析,并对DOM产品进行平面和接边精度检测。试验表明,该方法可消除多种传感器系统误差,区域网平差精度更优,便于后续DOM镶嵌处理;卫星影像侧视角小于25°和20°时,可分别满足平地、丘陵地和山地、高山地1∶25 000尺度数据产品的精度要求。解决了复杂地形区域内且控制点严重不足情况下,大量多时相、多轨道单片卫星遥感影像快速纠正与处理问题。     

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.     

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.     

基于区域网平差的遥感影像色彩均衡算法

针对不同区域、不同时相的卫星遥感影像的整体匀光匀色这一问题,将区域网平差的方法引入遥感影像的色彩均衡处理中。对影像重叠区域划分均匀格网,利用方向梯度直方图(histogram of oriented gradient,HOG)算法提取各个格网特征,并根据其梯度距离和其灰度均值差值的3倍中误差进行同名格网的筛选,并将这些筛选后的同名格网平均灰度值作为待平差变量,基于二次多项式为平差模型求解各影像的色彩变换参数,得到的参数对每景影像做色彩校正,从而得到色彩均衡的影像序列。利用存在色彩差异的多时相Landsat5真彩色影像进行实验验证,从目视评价、处理前后影像质量定量分析以及平差精度等方面验证了基于区域网平差的遥感影像色彩均衡算法的可行性和有效性。     

多源航天光学影像的定位模型

针对星历和有理多项式系数(Rational Polynomial Coefficients,RPC)两种主要类型辅助数据的多源光学卫星影像,以地固地心直角坐标系(Earth-Centered Earth-Fixed,ECEF)作为统一的物方坐标系,在其中构建了有理函数和共线方程,对各类常见影像的辅助数据给出了相应的转换方法,进而以联合平差的方式建立了一种光学卫星影像定位的混合/集成模型,并对4种传感器影像进行了试验验证.建立的模型考虑了影像定向参数和传感器定标参数的差异,对不同航天光学影像的独立或联合定位有较广的适应性.     

GeoEye-1卫星影像测图的应用研究

针对GeoEye-1卫星影像误差来源,分析了基于RPC模型和像方仿射模型的区域网平差模型,试验结果表明,像方仿射模型能有效地改正RPC模型误差。此外,采用GPS拟合高程完成了似大地水准面的建立,显著提高了像控测量的效率。     

基于无控DEM格网点偏差的检测分析研究

DEM格网点的偏差值反应了格网点与立体模型的切准程度,其大小直接影响着成果质量和精度。通常主要通过比对检测点与对应格网点的高程值来检测其偏差,这种方法自动化程度低,检测点代表性差,检测内容不够全面,检测质量存在隐患。针对当前常用检测方法的不足,依据统计学原理、针对卫星遥感影像基于无地面控制点的多模型区域网平差技术制作DEM的流程,构建了一种自动检测及分析格网点偏差的方法,并以软件工程思想设计检测软件,提高了检测效率和可靠性。     

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.     

一种补偿POS定位测姿系统误差的新方法

提出一种无需通过检校场而在POS辅助光束法区域网平差中自检校并消除POS定位测姿系统误差的新方法．在推导POS严密观测方程的基础上,给出了补偿POS平移和漂移系统误差的具体过程,研制了试验原型系统WuCAPS．通过对摄自中国营口市郊一平地1：2500和新疆沙漠地区一高山地1;32000两组比例尺影像的处理,检验了不同地面控制条件下POS辅助光束法区域网平差消除POS系统误差的效果．结果表明,对平地大比例尺影像在区域四角布设4个平高地面控制点、对高山地中小比例尺影像在区域中央布设1个平高地面控制点,POS辅助光束法区域网平差能彻底消除POS定位测姿的系统误差,测定的影像定向参数可满足航测地形测图的要求．这不但验证了所建立数学模型的正确性和方法的有效性,而且避免了使用POS系统须设立专门检校场的繁琐检校,简化了POS系统的现行操作规程、降低了使用成本,为POS系统的大规模使用奠定了理论基础．     

空间后方交会的条件平差数学模型

为了解决传统的摄影测量空间后方交会法确定外方位元素,采用间接平差数学模型需要多个地面控制点的问题,提出空间后方交会的条件平差数学模型,该方法利用具有一定精度的外方位元素的初始值作为观测值,采用1-2个控制点就可以解算出6个外方位元素,经实验满足遥感影像几何纠正的精度要求,可实现稀少控制点下的影像精确纠正。     

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.     

星载合成孔径雷达图像解析定位算法研究

在合成孔径雷达(SAR)图像目标定位技术的基础上,研究基于3个地面控制点的目标图像解析定位算法.该算法利用地球模型和合成孔径雷达图像的特点,在地心直角坐标系下求解目标的位置,用解析算法实现对目标的定时定位,并采用GPS定位数据对北京地区7个点进行了目标定位测量,给出了各点的误差分析.算法不依赖卫星平台和雷达参数,可用于未校正的星载SAR图像.     

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.     

适合卫星图像的空间透视投影

卫星图像都是沿卫星飞行方向而获取的切平面投影图像。本文以卫星飞行方向为纵轴建立地图坐标系,用矢量方法得到了卫星单张像片的连续构像方程正反解变换解析式,并进行了变形分析。     

快鸟影像广义成像模型适用性分析

基于高分辨率快鸟(QuickBird)卫星立体影像,探讨了各种广义成像模型及改进模型的适用性,并在平行线中心投影模型基础上,提出了参数时间描述的平行线中心投影模型,认为该模型最适合描述快鸟影像的成像几何.同时进一步将其应用于上海地区快鸟立体像对,进行立体定位实验和精度分析.实验结果表明:参数时间描述的平行线中心投影模型的立体定位精度与经过补偿的有理函数模型的立体定位精度相近,平面定位精度可达亚像素级水平.     

基于人工免疫算法的光学影像与SAR影像配准方法

提出了一种基于人工免疫算法的光学影像和SAR影像配准方法,该方法从影像上的面状地物入手,仅从识别性较好的光学影像上提取面状地物,先随机给定一组配准参数,将光学影像上面状地物的坐标经仿射变换获得新的坐标,以转换后新坐标在SAR影像上对应区域的均质性为评价标准,并利用人工免疫算法对配准参数进行优化,从而得到影像配准结果.最后,利用WorldView-2和RadarSat-2影像的配准实验验证该方法的有效性,结果表明该方法配准精度可优于2像素.     

基于过采样和卫星图像多特征融合的街区品质评估

城市街区的品质评估是城市规划中的重要步骤之一。针对已有街区品质评估模型中使用的街景图像采集位置和角度不统一造成的图像内容偏差问题,本文提出使用视角统一且易获取的卫星图像代替街景图像。同时考虑多种街区品质测度指标,将非图像型数据与图像型数据进行特征融合,从多角度进行城市街区品质表达,然后针对小样本和数据不平衡场景,结合机器学习中的随机过采样和随机森林(Random Forest, RF),基于融合数据进行城市街区的品质评估。实验结果表明,本研究方法可以有效进行全面的城市街区品质表达,并有效降低过拟合,对比未使用过采样和多特征融合的方法,正确率提高约8个百分点。     

基于梯度调节规则的图像修复算法研究

当前较多图像修复算法采用单一大小样本块进行图像修复,不能适应图像不同差异的纹理丰富度变化,使得修复结果存在块效应以及模糊效应等不足。本文利用图像的梯度值,设计了基于梯度调节规则的图像修复算法。将图像的梯度信息引入优先权计算,联合数据项、置信度项目构造优先权计算函数,以计算优先修复块。利用图像的梯度变化率,建立梯度调节规则,用以调节样本块大小,适应不同的纹理丰富度。引入SSD(Sumofsquareddifferences)函数从源区域中寻找最优匹配块,实现图像修复。实验结果显示,所设计方法修复的图像具有良好的视觉效果。