多谱段光学遥感探测器配准误差分析

多光谱相机获取的同一目标在不同谱段图像中几何位置不同,造成了多谱段图像配准误差。而多谱段图像谱段配准问题是制约卫星数据规模化与产业化应用的重要因素之一。文章针对常见的同一光学系统多光谱成像模式,建立多谱段探测器配准误差模型,从空间相机设计角度考虑,仅考虑图像之间的位置关系,分别分析延时成像及非延时成像时造成谱段配准误差的因素,以及各因素对多谱段图像配准的影响。多谱段图像配准误差无延时成像时与各谱段像主点观测精度有关,延时成像时像主点位置观测精度和姿态指向精度影响较大,卫星速度观测精度影响较小。最后根据地面图像处理配准误差要求,仿真分析得出各引起配准误差因素的指标要求,可以为多光谱遥感器的设计和应用提供参考。     

基于流形学习的多光谱优化波段选择算法研究

为从多光谱图像特征提取的角度进行优化波段选择,在充分描述数据结构特征的同时使提取选择的特征有明确的物理意义,对基于流形学习算法的优化波段选择算法进行了研究。用判别局部排列(DLA)算法对多光谱数据进行预处理,选取正负样本,利用样本信息,以目标分类为目的进行特征提取。利用特征提取的结果,从特征提取的角度分析当前各谱段对所提取的主特征贡献的总信息量和贡献率,给出了基于权值和基于贡献率的两种优化波段选择算法,分别基于权值和贡献率进行特征选择。用正负样本的可分性可快速高效降维,同时又能保留多光谱图像原物理特性。实测数据验证了优化降维后的5个谱段能保留原数据的物理特性,目标识别概率提高约2%,计算复杂度降低约50%。优化选择的谱段有助于新一代多光谱探测器的研制和应用。     

“实践九号”A卫星图像的直接解调成像方法

“实践九号”（SJ-9）卫星是中国新技术试验卫星系列规划中的首发星,其中A星搭载的光学成像有效载荷技术试验项目为高分辨率多光谱相机,其图像数据将应用于国土资源调查与监测、农林业、环境保护、防灾减灾等领域,满足用户对高分辨率数据的需求。目前,遥感数据地面处理主要使用美国学者提出的调制传递函数补偿方法,而该文使用了中国科学家自主提出的直接解调成像方法处理“实践九号”A卫星全色谱段的遥感图像。通过分析处理前后的敦煌靶标和法国靶标的调制传递函数（Modulation Transfer Function,MTF）和点扩散函数,认为经直接解调成像方法处理后的图像清晰度和MTF有明显提高,达到了国际上同类遥感图像处理方法的先进水平。     

环境减灾-1A、1B卫星宽覆盖多光谱CCD相机技术

环境减灾-1A、1B卫星装载的宽覆盖多光谱CCD相机实现了地面像元分辨率优于30m、对地幅宽大于700km、4个谱段推扫成像.CCD相机自2008年9月8日首次开机成像后,不断获取地面可见光信息,图像清晰、层次分明,图像数据广泛应用于灾害监测与评估、灾后恢复重建等方面.文章就HJ-1A、1B卫星CCD相机的设计原理、技术难点、进步点及创新点等进行了总结.     

星上高光谱图像无损压缩方法

针对星上高光谱图像压缩问题，本文从消除高光谱图像的谱间与谱内空间冗余信息入手，提出了基于KLT与自由无损图像格式(FLIF)算法的高光谱图像无损压缩算法。KLT用于去除图像的谱间冗余信息，FLIF算法的MANIAC决策树能够在压缩过程中动态更新上下文环境内容，实时调整上下文环境的数量，多上下文环境建模的设计大幅提升了压缩性能。仿真实验表明:在高分五号卫星上的高光谱数据集上，本方案取得了不错的压缩比特率结果。此外，针对KLT变换后图像的特点，本文提出了多压缩器灵活切换的加速方法，在可见光波段让压缩耗时缩短为未优化前的1/5。     

航空侦察中使用离轴3镜式反射光学元件的多光谱传感器

文章描述了地基多光谱传感器的设计与试验,该传感器使用离轴3镜反射光学元件作为成像光学元件,使用分光镜划分谱段。离轴3镜光学元件可在宽视场范围内提供一个光谱范围宽、空间分辨率高的无遮挡视场。3镜式像散透镜由2个非球面镜和一个球面镜组成,设计构成远心焦平面。分光镜将光谱范围划分为3个可见光谱段、1个近红外谱段、1个中波红外谱段、1个长波红外谱段。中继光学元件用于调整红外放大系数。CCD探测器上具有10000个元件用于可见光和近红外谱段,碲镉汞(HgCdTe)线列上具有960个元件用于中波红外和长波红外谱段。 试验结果表明这种多光谱传感器达到了设计目标,具有宽的光谱谱段(0.4～10μm),可见光、近红外谱段视场为5.7°时的空间分辨率为10μrad,在中波红外、长波红外谱段视场为5.7°时的空间分辨率为100μrad。所有谱段在尼奎斯特频率时视场中心总的MTF高于0.3。     

高分多模卫星方案设计与技术特点

高分多模卫星是一颗敏捷光学成像卫星,具有全色优于0.5 m/多光谱优于2 m分辨率、1个全色谱段+8个多光谱谱段、无控制点定位精度优于10 m的能力,同时具有多种敏捷成像模式。文章概述了高分多模卫星的方案设计,并总结了卫星的敏捷成像、敏捷机动、图像质量保证、高定位精度保证、微振动抑制、大气同步校正、自主任务管理等技术特点。卫星的成功发射并投入使用,实现了民用光学遥感卫星优于0.5 m高分辨率图像数据的获取能力,可有效推动我国高分辨率对地观测系统建设和空间遥感的定量化应用水平。     

“高分五号”卫星多谱段集成TDI线列红外探测器

多谱段集成TDI线列红外探测器组件是"高分五号"卫星全谱段光谱成像仪的核心器件。为满足航天型号应用要求,华北光电技术研究所项目团队立足已有技术基础,创新性地开发了具有自主知识产权的"多谱段集成TDI线列红外探测器组件技术",引领了中国多谱段集成红外探测器技术的发展,谱段集成数量达到4个,分别实现了短中波4个谱段和长波4个谱段的集成,谱段从短波1.55μm覆盖至长波12.5μm,并根据探测组件在轨工作剖面,开展了地面8年寿命的试验考核。测试和试验结果表明:多谱段集成TDI线列红外探测器组件产品的性能、环境适应性和可靠性满足要求。     

常用大气校正模型对图像清晰度提升的对比分析

大气散射、吸收及临近效应等降低了大气调制传递函数而影响遥感图像清晰度,去除大气影响对提高图像清晰度具有重要意义。文章采用典型遥感卫星Landsat-8多光谱数据进行大气校正对图像清晰度提升的研究,基于6S模型、FLAASH模型和黑暗像元法(DOS)模型进行大气校正,得到各谱段地物反射率图像。采用常用的基于图像特征参数(灰度梯度、边缘、熵及频谱)和多光谱图像色彩保真度的清晰度评价方法对校正前后图像清晰度进行评价。结果表明:采用FLAASH、6S和DOS三种模型,大气校正后的清晰度特征参数(以熵为例)较原图平均提升程度分别为27%、10%、1.3%。而色彩保真度方面,各谱段反射率与实际反射率差(以草地为例)的平均值分别为0.018、0.028、0.038。因此,基于辐射传输模型的方法具有更高的大气校正精度,其中FLAASH模型对图像清晰度的提升最明显。     

多光谱图像无失真压缩的方法研究

在研究无失真压缩理论和多光谱图像特笥的基础上，提出了一种新的基于波段排序的谱空间预测算法（BRSS：Band Reordering Spectral Spatial），结合Huffman编码完成了对多光谱图像的无失真压缩，和其它同种预测方法相经，BRSS有显著的优越性。     

基于传感器几何特性和图像特征的影像配准方法

“天绘一号”卫星是我国第一代传输型立体测绘卫星,搭载有三线阵CCD相机、多光谱相机和2m分辨率全色相机。多光谱相机波段间影像的配准是保证多光谱影像质量和有效应用的前提,在现有配准方法的基础上,文章提出了基于传感器几何特性和图像特征的配准方法来改善影像配准效果。这种方法首先基于相机几何特性对待配准图像进行调整,然后对图像进行局部多点取图,采用尺度不变特征变换（Scale Invariant Feature Transform,SIFT）法提取图像特征并进行初步匹配,利用匹配点领域灰度相关性来进行精匹配和误匹配点的剔除,最后获得图像位移差,进而完成图像配准。实验结果表明,这种方法能够提高多光谱波段间影像的配准成功率,准确率达到95％以上,大幅改善了匹配精度。     

易于硬件实现的遥感图像两倍压缩算法

结合干涉多光谱遥感图像航天应用的要求,参考CCSDS标准无损压缩算法,提出了一种易于硬件实现的干涉多光谱遥感图像无损／近无损压缩算法。该算法在对12bit干涉多光谱图像进行2倍压缩时压缩性能与JPEG 2000标准算法相当,但算法复杂度和所需存储空间大大降低,在单片FPGA内部即可实现全部压缩功能,可以很好地满足航天应用的要求。     

星载高光谱成像仪数据地面预处理系统设计

环境与灾害监测预报小卫星星座A星(简称环境-1A卫星,HJ-1A)上搭载的高光谱成像仪(HSI)是我国第一个对地成像的干涉成像光谱仪,具有多谱段、高光谱分辨率的优点.针对高光谱成像仪的特点,设计了星载高光谱成像仪数据地面预处理系统.该系统由产品生产、质量检测和定标处理单元组成,集成了高光谱成像仪数据完整性处理、背景处理...     

The modular optelectronic multispectral scanner system for spaceborne remote sensing

A multispectral scanner system for spaceborne remote sensing of land and coastal/ocean features is under development for the German Ministry for Research and Technology. The system is based on the use of multilinear detector arrays for visible and infrared spectral bands.The electronically scanning image system MOMS (Modular Optoelectronical Multispectral Scanner) consists of individual spectral channel modules which can be grouped to dedicated mission tasks. Those dedicated tasks are land surface thematic mapping, sea or vegetation monitoring and in a stereo mode conventional photo interpretation and mapping.The basic performance data would allow up to 10,000 pixels per scan line, corresponding to about 20 m resolution at 200 km swath width out of observation satellite altitudes with narrower spectral bands than used on the current systems. High spectral resolution (up to 20 nm) is feasible at medium spatial resolution (～ 60 m).An experimental airborne scanner has been successfully flown in spring 1978. High-resolution modules development in the visible/NIR is under way and will be flight tested in early 1981.     

一种用于WorldView-2遥感图像的波段分组融合方法

针对WorldView-2卫星遥感图像,提出一种基于波段分组的多光谱图像与全色光图像融合新方法。该方法以全色光波段与多光谱各波段光谱响应的匹配特点为依据,首先将八波段多光谱图像分成两组,然后分别设计融合模型再进行分组融合,最终得到多光谱各波段的融合结果,分组策略简单、实用。实验结果表明,该方法在融合WorldView-2遥感图像时能够在提高空间分辨率和保持光谱信息方面达到更好的平衡,优于现有的几种融合方法。     

Landsat-5遥感卫星波段组合与比值分析在汶川地震前后的应用

文章在遥感图像处理软件ENVI的支持下,以汶川地震的极重灾区汶川县为研究区,选取2007年、2008年和2010年这3个时期的Landsat-5 TM数据为数据源,提取分析了地震前后TM数据的相关信息。利用相关系数矩阵、特征向量和特征值,按照最佳波段组合原则,对地震前后的TM影像进行了多种波段组合试验和比值分析。经分析得出以TM3、TM4、TM5波段组合为基础,参考其他组合（如TM1、TM4、TM5,TM4、TM2、TM7和 NDVI、TM5/TM3、TM4/TM3的组合）容易解译和判读 TM遥感影像的相关地物数据类型,为地震解译和灾害评估提供了理论依据和支撑。     

环境减灾-1A卫星超光谱数据实时压缩编码器的设计

主要研究了超光谱干涉条纹图像的数据特点及其压缩方法,并以HJ-1A卫星型号为背景,提出了适合星上应用的压缩方法。文章对该算法进行了硬件语言的设计和硬件电路的实现,所设计的压缩编码器简单、可靠、实时性好,目前在轨工作稳定,数据压缩质量用户评价良好。     

基于UDWT的高性能多光谱遥感图像融合算法

无抽取离散小波变换 (UDWT)具有移不变性的优良性质 ,它在遥感多光谱图像增强以及双通道图像融合应用中获得了很好的效果。文中研究一种基于UDWT的适用于多光谱图像的融合算法 ,该算法利用UDWT的多尺度表示方法和文献 [4 ]算法最佳保留光谱信息的特点 ,融合结果同时精确保留了多光谱图像的光谱信息和高频细节特征 ,为目标的检测、定位、识别等图像的进一步处理提供很好的特征信息     

基于预处理和后处理的高倍静止图像压缩方法

文中提出一种基于图像预处理和解压图像后处理的高倍静止图像压缩方法。该方法不改变原来的压缩算法 ,在原有压缩方法的编码前对图像进行预处理 ,通过有目的的舍弃掉一部分数据 ,来降低压缩编码的复杂度 ,提高编码效率 ,同时在很大程度上减小了硬件实现时所需的存储量。在解码端首先恢复出保留的数据 ,然后利用子带外推的方法恢复丢掉的数据 ,最后重建图像。以 L ZC编码方法为例 ,试验结果表明 ,子带外推方法的重构图像比直接进行高倍压缩恢复的图像质量在视觉上和峰值信噪比上都有一定的改善