旋转森林算法在GF-2卫星影像土地利用分类中的应用

"高分二号"(GF-2)卫星影像中精细的空间信息可用于高精度的土地利用分类研究。为了获取基于GF-2卫星影像土地利用分类的最优特征空间,以及将旋转森林算法应用于提高遥感影像分类精度中,文章利用GF-2卫星影像数据,基于光谱特征(4个多光谱波段和1个全色波段)、指数(植被指数、水体指数及简单比值指数)和变换成分(主成分、最小噪声分离成分与独立成分)构建特征空间,应用基于决策树的旋转森林算法构建面向对象的分类规则集,进行土地利用分类,并与最近邻和决策树算法的分类结果对比分析。结果表明,结合光谱特征、几何特征和纹理特征,采用旋转森林算法得到的分类总体精度为84.85%,Kappa系数为0.819;引入指数、变换成分后分类总体精度提高4.90%,Kappa系数提高0.058;相比于最近邻分类器和决策树分类器,结合旋转森林思想的决策树分类器总体精度分别提高11.97%和15.44%,Kappa系数分别提高0.142和0.184。研究结果可为中国高分辨率卫星影像的信息提取及基于旋转森林算法的土地利用分类研究提供参考。     

星载激光测高仪辅助卫星摄影测量浅析

激光测高仪可以快速高精度获取地面高程信息,弥补卫星光学遥感影像三维信息获取能力的不足。采用高精度激光测高数据作为控制信息,符合卫星摄影测量尽量减少地面控制点的发展趋势。文章首先介绍了实际卫星立体测绘中难以解决的问题,结合激光测高的特点,设计了星载激光测高仪辅助空中三角测量立体测绘的方案。根据摄影测量观测方程和激光测高仪对地观测方程,以及卫星影像和激光测高数据外方位元素之间的联系,由光束法平差原理建立观测误差方程。对星载激光测高仪进行定位精度理论分析,采用高精度激光测高数据可以作为高程控制,提高高程观测精度。最后对卫星摄影测量数据与星载激光测高数据联合平差仿真实验,实验结果表明定位精度明显提高。     

基于面向对象的高分遥感影像的冬小麦提取

本文应用高分一号卫星数据,基于eCognition软件平台,采用面向对象方法对廊坊市广阳区2013年11月高分一号影像进行冬小麦信息提取。应用多尺度分割算法通过多次试验确定最优的尺度分割参数,结合影像地物光谱等特征,采用模糊逻辑分类算法,最终实现冬小麦信息高效提取。     

基于多层次特征的高分影像海岸带地物分类

针对高分辨率影像地物光谱丰富复杂的问题，文章提出了一种结合像元-对象-空间格局特征的水域、盐田等海岸带精细地物分类方法。首先基于像元和空间格局特征分别利用遗传算法优化随机森林参数进行分类；其次将两种分类结果采用D-S证据理论融合；然后基于不同地物斑块的空间上下文信息，采用粒子群算法优化支持向量机（Support Vector Machine，SVM）参数实现面向对象的二次分类。为验证方法的有效性，收集山东省莱州湾海岸带附近区域的“高分二号”卫星影像，开展了水域及水利设施用地、盐田、工矿用地、交通运输用地、住宅用地、沿海滩涂、海域与耕地8类地物的分类实验，总体精度达到97.21%，Kappa系数为0.964 2。实验结果表明，文章提出的高分影像海岸带地物分类方法兼顾像元、对象及空间格局特征优点，能够实现多层次细致分类，并同时兼具较短的训练时长与较高的分类精度。该研究成果可为中国海岸带生态环境监测与土地利用规划提供一定技术支撑。     

“高分二号”卫星多光谱与全色影像配准策略

"高分二号"(GF-2)卫星能够提供空间分辨率优于1m的全色影像和优于4m的多光谱影像,可以作为高精度土地基础数据采集的影像数据源之一。针对多光谱与全色影像配准精度对后续数据处理和应用影响较大的问题,文章分别采用原始多光谱与全色影像的自动配准和纠正后配准两种方法,对比不同策略的配准精度,结合土地资源遥感调查监测的相关技术规程,形成GF-2卫星多光谱与全色影像配准策略。对10景山区和平原区完整景GF-2卫星影像进行了试验,结果表明,原始多光谱与全色影像自动配准方法不仅能保证配准精度,而且能缩短影像预处理完成时间,是规模化数据应用中较好的配准策略。     

面向自动驾驶仿真的虚拟LiDAR传感器建模

在自动驾驶仿真领域，虚拟传感器输出数据的精准度是仿真结果可靠性的重要保障。激光雷达（LiDAR）作为车辆环境感知的关键传感器，其采集的点云数据的准确性是实现车辆对三维环境理解的关键。但在虚拟环境中，通过3D渲染技术模拟的点云数据难以真实反映传感器在复杂工况下的变化规律。本文提出一种用于自动驾驶仿真的虚拟LiDAR传感器建模方法。该方法首先基于Unity 3D引擎构建LiDAR的几何测量模型。其次，结合真实传感器的衰变特性推导简化的LiDAR物理模型。最后，基于蒙特卡罗方法在随机模型上对仿真数据进行噪声模拟，从而实现高保真的LiDAR数据输出。所提出的方法可结合精细化的虚拟场景进行数据验证，实验结果表明：该方法能够有效地在虚拟环境下模拟LiDAR数据，从而应用于自动驾驶仿真算法验证过程。     

基于几何定位一致性的星载多光谱影像配准精度分析

多光谱影像波段配准是高分辨率光学遥感卫星多光谱相机数据预处理的关键环节,其配准精度直接影响影像产品的融合、解译等应用。文章首先从理论上深入分析了影响基于几何定位一致性多波段配准方法精度的因素,然后利用"资源三号"(ZY-3)卫星多光谱相机影像数据,并结合像方配准方法进行了对比实验验证。实验结果表明,当平台无震颤或存在微小震颤时,基于几何定位一致性多波段配准方法精度优于0.2像元,能满足高分辨率遥感卫星多光谱影像高精度配准需求。     

卫星线阵立体影像的倾斜仿射变换核线模型

核线约束是构建摄影测量立体模型的重要条件。由于卫星线阵影像的多中心投影特性，难以建立其严格的核线模型。文章从上下视差最小的同名核线特征出发，在仿射变换模型基础上引入核线倾角变化参数，提出一种新的倾斜仿射变换核线模型。通过“无误差”的虚拟同名点仿真试验表明，文章提出的模型受影像范围及地表高差影响较小，在影像区块6 000像元×6 000像元、地表高差1 000m情况下，对于不同形式卫星立体影像的模型误差均小于1个像元。进一步使用实际匹配同名点平差，实验表明：对于SPOT-5、“资源三号”和“高分七号”等卫星影像，文章模型误差相对于匹配观测误差可忽略，实际核线精度在整景影像范围内优于0.8像元，所生成核线影像能够满足后续密集匹配要求。新模型的精确性和普适性相比现有同类模型显著提升，可实际应用于卫星摄影测量处理。     

基于极化GO分布和MRF的多视PolSAR图像迭代分类方法

提出了一种多视极化合成孔径雷达（PolSAR）图像的迭代分类方法。首先利用极化G0分布描述多视极化协方差矩阵的统计特性，并进行初始的最大似然分类，然后利用马尔可夫随机场（MRF）估计像素类标号的先验概率，最后根据MAP（最大后验概率）准则对PolSAR图像进行分类。整个分类流程迭代进行。分类结果表明该方法精度高，收敛速度快。利用NASA／JPL获取的4视AIRSAR实测数据验证了本文方法的有效性。     

高分遥感影像林地资源信息提取方法研究

林地资源是森林资源的重要组成部分,在空气净化、自然防疫、制氧、气候调节等方面均具有重要作用。本文应用GF-1卫星数据,基于e Cognition软件平台,采用面向对象方法对廊坊市永清县2013年11月GF-1影像进行林地信息提取。通过多尺度分割试验确定最优尺度分割参数,结合影像地物纹理、光谱特征,采用模糊逻辑分类算法实现林地信息高效提取。     

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。     

On the identification of a mixture of samples from two multivariate distributions

This paper presents some methods for the classification and the estimation of the mixing ratio of a sample from two populations. These methods can be used at the lowest levels of a decision tree in the analysis of multispectral satellite images. The proposed algorithms have been tested through numerical experiments.     

Evaluation of LANDSAT image data for land-use mapping

A computer aided extraction of land-use information from LANDSAT image data, gathered on 9 August 1975, was conducted. Specifically the study was designed to develop a method for supervised multispectral classification of LANDSAT data of a central European region and to verify the classification results on a pixel-by-pixel basis and by comparison of the land-use inventory with aerial photo interpretation in test areas. The method enables the integration and processing of additional data. For the test area Speyer in the Rhine valley with small size allotments and a variety of land-use it was found that the pixel-by-pixel comparison is rather difficult and has a high potential failure rate. Seven classes were considered. With the integration of subclasses to main classes higher classification accuracy can be reached.The highest classification accuracy could be obtained for agricultural land (97%); orchards, pasture (91%) and coniferous forest (84%) in the land-use inventory of Speyer.The study confirms that the degree of fit rises with the size of homogeneous land-use zones. The study results yield that for larger areas of homogeneous land-use in central Europe this method will reach acceptable classification accuracies for land-use inventories. The land-use information can be presented in colour coded thematic maps with the same scale and projection of existing maps.     

“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。     

一种卫星多光谱图像亚像元波段配准精度自动评价方法

多光谱图像波段配准精度是多光谱影像数据的一项重要指标。文章实现了一种基于相位一致特征的多光谱图像亚像元波段配准精度自动评价方法。通过对CBERS-02B卫星CCD多光谱图像波段配准精度自动评价,表明该方法对于亮度和对比度具有不变性,能均匀稳定提取多光谱数据不同波段影像大量同名特征匹配点,自动给出影像的不同区域的亚像元配准精度,实现对整景影像数据的较为完整准确评价。根据评价结果进行了地面处理系统校正,使行列方向除局部区域外均达到配准精度。     

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...     

一种适合星载多光谱图像的压缩算法研究

文章提出了一种适合星载多光谱（4个谱段）图像压缩方法,根据多光谱图像之间相关性较强和卫星对地通道传输速率有限的特点,利用谱段变换,调整各谱段之间的信息量分配,形成新的谱段数据,并对新谱段数据压缩比进行适当调整,完成多光谱图像数据压缩。采用此算法后,可以使平均压缩比不变的情况下,4个谱段恢复的多光谱图像大部分峰值信噪比（Peak Signal Noise Ratio,PSNR）与直接压缩图像后的PSNR值相比有所提高。     

二次多项式拟合外方位元素卫星三线阵C CD影像平差

文章针对一景大小的卫星三线阵CCD影像,采用二次多项式拟合外方位元素模型,与国外的定向片法模型进行平差算法对比.对一景大小的模拟数据进行了试验,结果表明基于二次多项式拟合外方位元素模型的平差方法有效的提高了影像的平面精度与高程精度,与定向片法模型相比,该算法简单,结果同样满足1∶5万摄影测量的要求.     

真空低温环境用高精度CCD摄影测量系统

文章介绍了一套高精度CCD摄影测量系统,该系统是专门为在真空低温环境下的摄影测量而研制的,主要应用于卫星天线在模拟真空低温环境下的冷热变形测量试验。在试验过程中当卫星天线处于不同温度时,采用此系统对卫星天线表面进行高精度实时拍摄,将拍摄得到的数字图像传输给专门的图像处理软件分析,就能够得到卫星天线表面的变形数据。该系统的设计思想还可以扩展到其他小型设备在真空低温环境或其他特殊环境下的应用中。     

多光谱遥感图像压缩系统中的ROI编码方法

提出了一种基于EBCOT(率失真优化截取内嵌码块编码)算法的矩形ROI(感兴趣区域)编码的干涉多光谱卫星遥感图像压缩方法。该方法不需要对小波域的系数进行提升，而是在码流组织时通过对多光谱区域的误差跟踪提高恢复图像的质量。从而克服了传统方法因为增强系数与图像复杂度不匹配带来的ROI与BG的PSNR质量不协调的问题，该算法的解码器不需要知道该图像是否存在ROI，不需要反提升过程，完全正常解码即可，而且该方法保留了EBCOT的优良特性。实验表明，这种编码方式在干涉多光谱卫星图像压缩系统中可获得理想的效果。