基于两种卫星传感器的不透水面提取指数比较

不透水面是城市化过程和环境品质影响评价的重要指标,快速、精确地从遥感影像上提取不透水面信息对分析城市扩张、地表结构变化和评价生态环境品质具有重要意义。前人已经提出了多种指数模型来识别不透水面信息,但是,裸土和沙地的干扰始终是困扰不透水面提取精度的一个主要因素。文章以分布有大量裸土和沙地信息的银川市部分区域为研究区,使用归一化建筑指数(Normalized Difference Built-up Index,NDBI)、比值居民地指数(Ratio Resident-area Index,RRI)、遥感建筑用地指数(Index Based Built-up Index,IBI)、垂直不透水层指数(Perpendicular Impervious Index,PII)和增强型不透水面指数(Enhancement Normalized Difference Impervious Surface Index,ENDISI)这5种目前常用的不透水面提取指数以及2个中等分辨率的传感器(Landsat8 OLI和Sentinel-2 MSI)数据,系统对比了10种不同指数模型和传感器组合下的不透水面提取结果,进而分析5种指数模型的差异性、对不透水面和裸土沙地的区分程度以及对不同传感器数据的响应效果。研究表明:5种不透水面指数在2种数据源下均可以基本提取出不透水面信息,其中指数RRI的提取结果总体精度最高;指数PII和RRI区分不透水面和裸土沙地的效果最好;指数NDBI、IBI和RRI对Sentinel-2 MSI的响应效果较好,指数ENDISI和PII对两种数据响应效果较一致。     

基于空间分割的影像条带噪声去除方法

光学遥感卫星影像中包含系统条带噪声和随机条带噪声,由于多种因素的干扰,即使进行系统条带噪声去除后,仍残留部分随机条带噪声。文章通过分析现有卫星遥感影像中的随机条带噪声特性,基于常规的随机条带噪声去除方法,提出一种新的基于空间分割的条带噪声去除算法。该方法以影像的均值、中值以及梯度值构建判定准则,将影像分为动态范围变化较小的多个区域,同时将地物边缘单独提取出来予以保留;然后采用标准矩匹配的方法对单独区域进行处理,在剔除噪声的同时抑制灰度畸变的产生;最后采用中巴地球资源卫星04星（CBERS-04）数据作为试验对象进行了随机噪声去除试验,试验结果表明新方法在去除随机条带噪声的同时很好的保持了原始影像的纹理信息。     

一种小天体表面阴影区的鲁棒匹配算法

鉴于软着陆小天体过程中自主光学导航的状态估计问题,提出了一种针对小天体表面阴影区的提取与鲁棒匹配算法。首先,提取出阴影区中相对稳定的区域;然后,对提取出的阴影区域进行仿射归一化;最后,对仿射归一化后的阴影区域用多角度尺度不变特征变换（Multiple Angles Sift,MA-SIFT）描述子进行特征提取,并进行匹配与错匹配去除。在试验中,本文算法与SIFT算法进行了对比,结果表明,当图像间出现较大的视角变化时,利用本文算法能得到较高的正确匹配率。     

基于遥感的汶川震区水体快速提取

＂5.12＂汶川8.0级地震后发生大量滑坡、泥石流,河流部分阻断,形成一系列堰塞湖,急需快速提取水体信息,为救援提供重要依据。本文以震后北川县城为例,利用LBV变换与NDVI（归一化植被指数）图像结合模型对研究区水体进行提取,对＂福卫二号＂影像进行LBV变换,确定B阈值,并提取NDVI指数,两者求交集得到水体影像。该模型理论依据充分可靠,计算机容易实现,具有较高的准确度,可以将水体与低密度覆盖的水植混合体区分开,提取结果符合实际情况,提取速度快,完全能满足灾害背景参数8h内提取的要求。     

融合空洞空间金字塔池化和注意力的轻量化遥感影像道路提取

针对高分辨率遥感影像中道路形状结构错综复杂,出现窄小型道路提取错误或漏分的问题,提出一种基于空洞空间金字塔池化和注意力机制的轻量化遥感影像道路提取方法。首先,在原始高分辨率网络（HRNet）基础上,通过引入空洞空间金字塔池化模块,实现多尺度道路信息融合;再引入挤压激励通道注意力机制,增强网络特征表征质量;最后使用深度可分离卷积方法改进网络残差模块实现模型轻量化,以降低模型计算复杂度。在公开数据集上进行了模型性能测试,实验结果表明,文章所提算法的准确率、精确率、召回率、F1分数和平均交并比,相比原始HRNet分别提升了5.35%、2.15%、4.1%、3.15%和14.34%,且减少了36.1%的参数数量;相比其他网络,该算法突出了细小道路的特征,道路预测结果连续性、完整性好,并且模型小易于部署在实时检测设备中,有效改善了道路提取任务中错分和缺失的情况,是一种适应性更强、分割精度更高、更轻量化的多尺度道路提取算法。     

多级嵌套维纳滤波自适应降维STAP抗干扰方法研究

在分析多级嵌套维纳滤波（MSNWF）给出的干扰子空间和噪声子空间信息的基础上,提出了多级嵌套维纳滤波自适应降维空时自适应处理（STAP）抗干扰算法。该方法分析了MSNWF前向迭代过程中相邻级期望信号的协方差随迭代次数变化关系,结合干扰子空间和噪声子空间信息自适应地确定迭代次数,在不增加额外计算量的条件下实现了降维维数的自适应选择。仿真结果分析表明,该方法在保证抗干扰性能不受影响的前提下,进一步减小了STAP算法的计算量,提高了算法的实时性。
     

遥感影像弱小目标智能解译算法研究

随着遥感技术的快速发展,光学遥感影像弱小目标智能解译成为遥感信息处理的研究热点之一。遥感影像的地物目标常具有尺度小、种类多、数量大、部分重点小目标移动速度快的特点,易受到复杂背景环境及噪声影响,使得提取遥感影像弱小目标的信息面临着巨大的挑战。早期智能解译算法中的弱小目标分割、检测及跟踪等算法研究,多依赖模板匹配及先验知识,此类算法需耗费大量资源、算力及专家知识成本,存在着计算量大、泛化能力差的问题。近年来,随着深度学习等人工智能技术的快速发展,在海量遥感数据中准确获取弱小目标的信息,通过结合深度学习算法可对弱小目标的特征进行快速提取,以提供高效、准确的解译信息。本文综述了遥感影像弱小目标智能解译算法研究进展,包括基于传统图像处理方法的弱小目标分割、检测和跟踪算法,以及基于深度学习等典型相关算法。通过分析这些方法的优点与局限性,对于提高相关目标的信息获取能力、提升观测的态势感知水平以及未来应用等方面具有重要意义。     

动态测量数据的高保真容错Q-滤波算法

针对航天器遥测和跟踪数据非平稳、噪声干扰、数据散乱、野值多、真实信息往往被随机误差淹没等问题,提出一组新型滑动容错滤波算法,称Q-滤波容错算法。 采用原始数据滑动四分位滤波和滤波残差四分位过滤补偿相结合的方式,实现各种带野值、非平稳、强噪声干扰和超低信噪比的采样数据序列剔除野值、削弱扰动和提取信号。理论分析、仿真计算和飞行数据应用实例证实了该Q-滤波算法有强容错能力和提取采样数据本真变化的能力,可以从被噪声淹没和低信噪比的非平稳采样数据序列中或者在采样数据变化形态杂乱的情况下,高保真地准确提取测量对象的真实变化信息。     

一种地球紫外中心快速提取方法

针对地球紫外中心指向高精度提取问题,提出一种基于梯度统计的快速、低存储需求的紫外地平圆盘中心提取算法。首先,考虑到星载计算机与高内存消耗的滤波算法、实时导航需求的冲突,采用结合Sobel边缘算子与局部二值模式（LBP）算子的改进边缘快速提取方法,有效剔除背景噪声并准确提取地球紫外临边特征。然后对非完整临边边缘采用最小二乘拟合得到中心的精确位置。实验结果表明,该方法抗噪声,可实现亚像素级地球中心提取,并显著降低存储需求和计算时间开销。对于1046×746的图像,该算法需要的存储空间仅为1100kByte,运算时间在20ms内,满足自主导航的需求。     

高分四号卫星在洪泽湖汛期水体范围变化监测中的应用

洪泽湖是淮河中下游的分界线,对其汛期水体范围变化进行监测具有重要意义。文章发挥高分四号卫星数据高时间分辨率的特点,依据水体指数模型自动化提取水体范围,通过基于相关分析的变化检测算法快速提取洪泽湖水体范围变化,开展洪泽湖汛期水体范围变化的监测。结果表明:在同一汛期范围内,水体面积与周长在一定范围内呈反比;在汛期不同月份内,水体面积有显著的变化,增减同时存在。监测结果可为区域灾害风险评估和损失评估提供决策支持。     

一种精确计算航天器本体对太阳电池阵遮挡的方法

针对航天器太阳电池阵电设计和热设计中需要准确考虑阴影影响的问题,提出了一种可以精确计算太阳电池阵阴影的方法。首先使用三角网格来建立3D模型,其次考虑了航天器本体构件间的相对运动,然后用一个“包围盒”去截取模型上的三角网格点,再把这些点投射到太阳电池阵上,最后把太阳电池阵分成小方格,分别使用逐点比较法和最小矩形法来生成阴影图形。给出了月球车遮挡计算的实例,仿真分析表明生成阴影图形时,最小矩形法具有更高的速度。使用本文所述的方法,可计算结构复杂、构件间有相对运动的航天器本体对太阳电池阵造成的遮挡,能生成精确的阴影图形,为后续计算受遮挡的太阳电池阵的输出特性奠定了基础。     

太空非合作遥感卫星三维重建点云的平面滤波方法

受太空环境光照条件弱、卫星高速运动、卫星表面纹理匮乏等因素的影响,太空非合作遥感卫星的三维重建点云中往往会存在大量噪声,给太空非合作目标的准确探测带来了非常不利的影响。文章以非合作遥感卫星的形状特征作为先验知识,提出一种三维重建点云的平面滤波方法。针对点云噪声的不同特点,首先利用统计分析滤波方法消除离群离散点噪声;其次,利用改进的区域生长聚类方法,分割出点云模型中的平面结构与离群点簇噪声;然后,分别用RANSAC算法和最小二乘法对平面结构进行滤波,并将平面结构附近的噪声点垂直投影至平面内,去除模型表面噪声。实验结果表明,该优化方法可以有效去除非合作遥感卫星三维重建点云中的大部分噪声,得到卫星平面结构的光滑点云数据。     

噪声图象的快速边缘提取与分割

噪声图象的快速边缘提取和分割是实时图象处理中的重要问题。本文提出了一种噪声图象快速边缘提取和分割算法。实验表明,这种方法具有很强的噪声抑制能力,且快速准确。     

基于偏振光的导航定姿自适应滤波算法

针对小型无人机三维空间内姿态解算问题,基于惯性测量单元与偏振光传感器组成的航姿参考系统,提出了一种自适应滤波姿态估计算法。在常规互补滤波算法基础上,为解决实际飞行过程中存在的运动加速度干扰以及天空中水汽分布异常等问题,建立了相应的自适应调节框架结构。实验结果表明:提出的算法能有效抑制外界干扰因素对姿态解算精度的影响,提高了偏振光组合导航系统的稳定性与可靠性,增强了系统对外界复杂因素的抗干扰能力。     

阴影遮挡对太阳电池阵发电能力影响的仿真分析

航天器太阳电池阵的在轨发电能力会由于舱体等对太阳光的遮挡而受到影响。文章通过建立太阳电池电路模型,利用Saber仿真平台进行仿真,得到太阳电池单串电路遮挡片数与功率输出的关系曲线,利用MatLab进行了基于每个单串电池电路的遮挡计算,最终计算得到自主飞行阶段的阴影遮挡造成的太阳电池阵功率损失率。比较新计算方法与传统计算方法的计算结果表明,新方法的计算精度更高,尤其是在被遮挡的电池片数量较少时,新方法的优势更加突出。     

基于全脉冲的周期信号样本提取技术

现代电子战中,传统的辐射源分选识别方法无法在密集的信号环境中快速有效地对复杂体制雷达进行分选识别,造成系统漏警。基于上述情况,提出了一种基于脉冲样本序列自提取的分选算法。这种算法利用雷达信号脉冲序列的周期性和相关性,实现对模板序列的自动提取,从而可实现全脉冲序列中小样本数或脉间规律复杂的雷达信号的分选。仿真实验表明,在全脉冲数据量级适中的情况下,该算法可以有效提取目标模板序列。     

基于GPU计算架构的体素离散化复杂药柱燃面计算方法

为了高效而通用地对各种具有复杂结构的药柱进行燃面计算,文中基于图形处理器(GPU)高度并行化的计算构架,提出了一种三维离散化体素点阵表达的燃面计算方法.首先,将药柱所在的包围盒空间均匀地离散戍三维空间体素点阵,通过对边界表达的任意药柱模型进行Z-Buffer测试确定计算边界;其次,采用并行的燃烧状态填充算法确定所有的体...     

基于小波变换的阈值去噪技术研究

小波变换是一种新的时频联合分析方法,它在时域和频域都具有良好的局部化特性和多分辨率分析特性,能满足各种去噪要求,如低通、高通、随机噪声的去除,在信号去噪中小波变换得到了广泛的应用。本文阐述了小波变换及小波阈值去噪的基本原理,对阈值函数的选取以及阈值的确定等关键问题进行讨论。仿真实验结果表明,文章所采用的方法既能有效地去除信号噪声,又能较好地保留原信号中的突变信息。