资源三号卫星廊坊地区遥感数据的融合处理

本文以资源三号卫星河北省廊坊地区2A级全色遥感影像和多光谱影像数据为基础,采用遥感数字图像处理软件ERDASIMAGINE进行了研究区域的提取,并对提取的感兴趣区进行了几何校正,即图像配准处理,然后进行了融合处理,分别采用了空间增强的分辨率融合算法、改进IHS分辨率融合算法以及小波分辨率融合算法,通过和融合前的影像进行对比,融合后的影像既保留了多光谱影像的丰富的波谱信息,同时具有了全色影像的高空间分辨率的特征,最后对比三种融合算法,得出改进的IHS分辨率融合算法效果最佳。     

“资源一号”02C卫星PMS数据融合方法比较研究

遥感影像融合方法可以分为空间域、分量替换、多尺度分析三类。文章从空间域方法中选择Brovey比值法和高通调制滤波法,从分量替换方法中选择色彩变换法,从多尺度分析方法中选择梯度金字塔法,使用这四种常用的融合方法对"资源一号"02C卫星全色/多光谱相机(panchromatic and multispectral sensor,PMS)数据进行了融合处理试验,并从主观评价和定量分析两个方面对融合效果进行了综合评价。结果表明:与PMS数据中的全色高分辨率影像相比,四种方法均可以增加融合后影像的光谱信息;与PMS数据中的多光谱低分辨率影像相比,四种方法均可以增加融合后影像中的空间细节信息。其中,梯度金字塔法在亮度信息、信息量和清晰度方面明显优于其它三种方法,但是较多地丢失了PMS数据中多光谱图像的光谱信息,光谱保持能力较差。色彩变换法可以很好地保持PMS数据多光谱影像的光谱信息,光谱扭曲度较小,但是亮度信息和清晰度表现能力一般。     

“高分二号”卫星影像融合方法对比和评价

由于融合处理方法的原理以及获取影像的传感器特性不同,目前尚没有某种融合方法能适用于所有类型的影像。为了探究适用于"高分二号"(GF-2)卫星影像的融合方法,文章以GF-2卫星影像全色与多光谱数据为数据源,采用Brovey、PCA、GS、HPF、NNDiffuse五种融合方法对全色和多光谱数据进行融合处理,以主观评价和定量分析相结合的方式对影像融合结果进行综合对比和评价。试验结果表明,HPF变换法的融合影像光谱畸变最小,光谱信息保持最好;NNDiffuse变换法的综合效果最好,其在可见光波段的融合效果方面很突出;而在近红外波段的融合上,可以考虑PCA法和GS法。文章的研究成果可对GF-2卫星影像数据的融合处理及应用提供参考。     

“资源三号”卫星三线阵相机辐射质量评价

为了推动＂资源三号＂（ZY-3）卫星影像数据早日为相关领域提供服务,文章采用主观评价和客观评价相结合的方法,对资ZY-3卫星三线阵图像的辐射特性进行了全面评价。分析结果表明,ZY-3卫星三线阵相机图像清晰,信噪比高,能够有效反映不同地物的细节特征,在量化深度和细节表现等方面具有优势。     

基于加权小波变换及MTFC的多光谱影像融合方法

IHS(intensity-hue-saturation)变换是影像融合实际生产中使用最多的一种方法,而小波变换是近几年来影像融合中的热门研究方向。但是现有方法存在纹理畸变和光谱畸变的现象,尤其是当地物光谱特性在全色和多光谱中存在较大差异的时候,融合后光谱畸变将会十分突出。为了解决上述问题,在分析现有小波变换方法的基础上提出了一种基于加权小波变换及调制传递函数补偿(MTFC)的多光谱影像融合方法,通过引入多相位小波变换的方式来抑制小波变换产生的纹理畸变,同时通过引入MTFC的方法来恢复影像融合中丢失的纹理信息。文章选用"高分二号"卫星影像来验证算法的有效性,试验结果表明,与现有的融合方法相比,文章中提出的算法能够很好地抑制影像中的光谱畸变,同时保留更多的有效纹理信息。     

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。     

一种具有高保真度光谱的遥感图像快速融合法

针对全色和多光谱遥感图像的融合,本文提出了一种基于快速IHS融合技术的小波融合新方法。为提高融合结果图像的光谱保真度,采用了基于改进主成分分析的低频小波系数智能自适应算法融合策略,其主观视觉分析和客观评价结果显示,与传统加权平均、以及平均与选择相结合的低频融合规则相比,本算法在保证能够大幅度提高融合图像清晰度的同时,较大程度地降低了它的光谱畸变度;另外,由于将快速IHS融合技术引入了基于小波分解的融合方法中,大大降低了程序的运行时间,因此本算法在实时性方面也得到了显著提高。将其应用到更大尺寸的巨幅遥感图像的融合中,它的实时性效果更显著。     

一种尺度感知型遥感图像融合新方法

针对在高分辨率星载遥感图像融合中容易出现的空间或光谱信息失真问题,提出一种基于滚动导向滤波的多光谱与全色光图像融合新方法。该方法采用主成分分析(PCA)设计融合模型,利用具有尺度感知特性的滚动导向滤波器准确地提取出多光谱图像第一主成分的大尺度结构信息和全色光图像的小尺度细节信息,然后将细节信息与结构信息相结合,经过主成分分析反变换得到融合结果。本文采用Geo Eye-1卫星数据进行试验,主观分析与客观评价表明,该方法能够在保持图像光谱信息的同时显著提高融合图像的空间分辨率,且融合质量优于现有的几种融合方法。     

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。     

“资源三号”卫星三线阵影像几何质量分析

文章首先简要叙述了基于＂资源三号＂（ZY-3）卫星三线阵TLC影像的严格几何成像模型,然后建立了针对外方位角元素的系统误差补偿模型与相机视向量几何检校模型。经地面系统检校后,采用地面高精度控制点数据对非同时相影像进行试验,并对影像平面精度进行分析评价。结果显示ZY-3三线阵TLC影像无控制点状态下外部定位精度优于6像元,内部几何变形优于1.5像元。     

“资源三号”卫星在轨几何定标及精度评估

＂资源三号＂卫星是中国第一颗民用三线阵立体测图卫星,实现了中国民用高分辨率测绘卫星领域零的突破,对中国测绘事业的发展具有革命性意义,是中国卫星测绘发展史上一座新的里程碑。在轨几何定标是测绘卫星应用的一个重要环节,文章利用武汉大学在河南嵩山地区建设的几何定标场等基础设施实现了＂资源三号＂卫星的在轨几何定标,并对定标结果进行了试验验证。试验结果表明：基于高精度几何定标场几何定标后,＂资源三号＂卫星可以获得很好的无地面控制精度以及少量控制下的平面和高程精度,完全可以满足1︰50 000测图精度要求。     

“资源三号”卫星遥感技术

"资源三号"(ZY-3)卫星是中国自行研制的民用高分辨率光学传输型立体测绘卫星,于2012年1月9日在太原卫星发射中心使用CZ-4B运载火箭发射升空。卫星可提供3.5m分辨率立体影像,2.1m全色/5.8m多光谱平面影像,可用于1∶50 000立体测图及更大比例尺基础地理信息产品的生产和更新。文章重点介绍了ZY-3卫星定位精度高和内方位元素稳定性强等任务特点以及内方位元素高稳定性的立体测绘相机、高速率双圆极化复用数据传输技术、角秒级定姿精度等技术创新点,简要介绍了在轨评价及应用情况,为后续测绘卫星提供参考。     

卫星动平台下动态门控调度的设计与实现

当运动节点构成的大规模动态平台执行分布式协作任务时,如何保证关键数据通信的实时性和确定性,这是一项新的挑战。文章以时间敏感网络（time sensitive networking,TSN）技术为背景,结合卫星构成的分布式动态通信平台上的链路特性,基于TSN中的门控调度技术,提出了一种适用于卫星链路场景下的动态调度算法。通过改进TAS（time aware shaper）调度算法,减少卫星动平台因通信距离动态变化以及空间摄动等因素造成的传输时延,从而增加动平台上卫星通信系统的确定性。同时根据动态卫星链路周期性运动特征,提出周期性门控调度机制,保证所有周期内相同时间点的门控调度一致。最后通过现场可编程门阵列（FPGA）设计的验证测试结果表明,提出的TAS改进方案可以适用于卫星网络的确定性调度,充分发挥时间敏感网络的优势。     

基于星载气象雷达的非线性调频信号优化设计

随着天气观测、研究和规划的进展,气象雷达技术的开发工作取得了重大进展。脉冲压缩使新一代低成本、紧凑型星载天气雷达系统成为可能。为了抑制脉压带来的距离旁瓣,目标探测雷达通常采用基于幅度调制和失配滤波的方法,但由于其存在主瓣扩展和功率损失等缺点,不适用于气象观测。非线性调频（NLFM）信号可以调整其功率谱密度,在明显不降低信噪比的情况下提供较低的旁瓣输出。本文设计了一种新的波形优化框架。该框架通过多目标粒子群优化算法（MOPOS）构造了一种针对气象粒子目标的非线性调频（NLFM）脉冲压缩波形,实现了极低的距离旁瓣电平和较高的多普勒容限,可以显著地缓解非常有限的卫星峰值功率的限制和卫星平台运动导致的多普勒对系统影响。仿真实验结果表明：改进的非线性调频波形具有良好的性能。     

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。     

基于极化时频分布的改进DOA估计算法

针对雷达回波信号波达方向估计精度差和时频分析方法运算量大的问题,以极化敏感阵列为模型,结合时频分析方法,充分利用回波信号的空域、时频域和极化域信息,对雷达回波信号进行更准确的估计,并简化其计算量。分析基于空间极化时频分布的多重信号分类(MUSIC)和旋转不变子空间(ESPRIT)算法,并结合两者的优缺点提出了一种改进算法。改进算法用极化时频ESPRIT算法对来波信号确定大致的方位角,以每个方位角为中心确定一个小角度范围,在此范围内用MUSIC算法进行谱峰搜索,得到较准确的波达方向(DOA)估计值,在确保DOA估计精度的基础上节省大部分运算时间。仿真试验验证了该改进算法的有效性。     

“资源三号”卫星正视影像区域网平差

目前卫星影像的区域网平差技术已经有了初步的发展,但大多数研究都基于国际高分辨率卫星影像,针对大区域范围内的中国卫星影像的快速平差还鲜有提及。文章以“资源三号”卫星正视影像为数据源,配合高分辨率的控制点影像和数字高程模型（DEM）数据,基于RPC（rational polynomial coefficients）模型参数精确解算和一种新的控制点选取策略对大区域范围内仅使用少量控制点的区域网平差进行了研究与试验。在试验过程中,文章采用地形坡度统计的方法来快速获取多景影像中控制点的优先选取区域,缩小控制点选取范围。除此之外,文章还通过添加选取相对较为容易的连接点替代部分控制点来保证影像平差精度。结果表明：采用文中方法能大量减少控制点选取难度并有效提高中国遥感影像的几何定位精度,真正实现数字正射影像（DOM）产品的快速生产。