高光谱成像技术的应用与发展

介绍了国外先进高光谱成像载荷发展情况和国内以高分五号载荷为代表的高光谱成像技术发展水平,凭借在光谱分辨率、空间分辨率、成像质量等方面取得的长足进步,广泛应用于资源勘探和环境监测等多个重要领域。分析了Offner结构和Dyson结构的推扫型成像仪的特点,提出未来凝视型成像方式的发展前景,并介绍了目前基于AOTF分光方法的中红外高光谱成像仪,实现了较好的光谱成像效果。     

高分五号甚高光谱相机研制顺利

<正>近日,高分五号卫星大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪鉴定产品进入热真空试验阶段。这意味着相机完成了鉴定阶段的全部验证工作,为后续整星联试和转正样奠定了坚实基础。大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪是高分五号卫星的主载荷之一,也是我国首个星载超高光谱掩星探测载荷,通过对温室气体、臭氧等成分和浓度的探测,为气候     

太阳极紫外光谱探测的历史与展望

围绕国际一流科学目标，发展顶级探测设备是中国太阳物理位列国际先进行列的立足点。70多年的空间太阳探测历程中，极紫外波段探测发挥了极其重要的作用，极紫外观测设备也几乎成为了太阳探测卫星的必备载荷之一。中国在极紫外探测，尤其是光谱探测方面的基础非常薄弱，导致相关科学研究几乎全部依赖国外数据，从而严重制约了中国太阳物理学科的发展。本文根据太阳极紫外探测的特点，系统分析了国外光谱探测的历史、现状以及未来发展趋势，并归纳了三类主要探测方式，即全日面积分光谱探测、低速光谱成像探测、快速光谱成像探测的当前水平，包括其技术方案及取得的部分科学成果。在此基础上，提出中国太阳极紫外光谱探测“三步走”的发展思路，并对每一步的科学目标、指标需求和候选探测方案提出建议。同时，展望了在太阳极紫外成像探测方面开展创新性尝试的思路。     

“风云三号”01星发射成功

2008年5月28日11时2分29秒,中国新一代极轨气象卫星“风云三号”01星在太原卫星发射中心由“长征四号”运载火箭成功送人太空。该卫星属于中国第二代极轨气象卫星系列,在遥感能力上实现了从单一遥感成像到地球环境综合探测、从光学遥感到微波遥感、从千米级分辨率到百米级分辨率、从国内接收到极地接收的四大突破。遥感器数量增加到11个。     

成像光谱技术超谱图像分类研究现状与分析

超谱遥感图像由于其高光谱分辨率的特点正受到国外内的广泛关注，在解决了前期的辐射校正及定标等剖以及，超谱图像的推广应用是当务之急。超谱遥感图像的分类研究对农作物生长状况的监测、矿物的识别、海洋水色分析以及其他方面的许多应用都是很有价值的。文章概述了国内外在成像光谱技术方面的发展，并首次以像元的构成成分的.纯像元和混合像元的角度对分类方法进行了论述，对超谱图像分类技术研究现状的归纳和分析，旨在寻找突破点，加强此领域的研究力度。     

高分五号等卫星将陆续发射

正据悉,我国高分专项将从2016年下半年至2017年陆续发射高分三号、高分五号等高性能新型遥感卫星,进一步丰富中国自主高分辨率遥感数据类型。已于8月10日发射升空的高分三号是1米分辨率雷达遥感卫星,高分五号装有高光谱相机和多部大气环境和成分探测设备。高分专项是指高分辨率对地观测系统,是国务院发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020)》     

高分-5卫星两台载荷传回数据和图像

正2018年5月9日2时28分,我国首颗高光谱分辨率大气环境观测卫星高分-5在太原卫星发射中心成功发射。高分-5卫星是高分辨率对地观测系统重大专项中唯一一颗实现高光谱分辨率的对地观测卫星,是国际上首颗大气和陆地综合高光谱观测卫星,是实现国家高分辨率对地观测能力的重要标志之一。高分-5卫星运行在轨道高度705km的太阳同步轨道,卫星设计寿命8年。星上搭载了6种有效载荷,是高分系列卫星中搭载载荷最多的卫星。其中,主要载荷大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪和全谱段光谱成像     

全球首幅静止轨道地球大气高光谱图正式亮相 解读“风云四号”卫星首批图像和数据

<正>"风云四号"静止气象卫星于近日成功获取首批图像和数据,其搭载的多通道扫描辐射成像计、干涉式大气垂直探测仪、闪电成像仪、空间环境监测仪器包等载荷分别传回了圆盘图、大气光谱图、闪电分布图和磁暴监测图。这些图该怎么去看?又包含了哪些天气系统信息?这些数据信息对于天气预报和气候预测将有哪些推动作用?大气光谱图首次利用静止轨道获取高光谱大气探测数据干涉式大气垂直探测仪是国际上第一台在静止轨道上以红外高光谱干涉分光方式探测大气垂直结构的精密遥感仪器。通过该探测仪,成功获取     

国外卫星光学遥感器前沿技术发展探析

正卫星遥感利用卫星平台搭载光学、雷达、红外等遥感器,获取地球陆地、海洋和大气的特征信息,形成图像以及反映物质成分的光谱信息等遥感产品。国外正在大力发展天基薄膜衍射成像、空间分块可展开光学成像、天基光学合成孔径成像、天基超光谱成像等新型卫星遥感技术,实现在空间、时间、光谱等不同维度的高分辨率光学探测。     

高光谱遥感成像技术的发展与展望

地表形态和目标特性是空间对地遥感的两个重要问题.经过近40年的发展，高光谱遥感技术已取得了巨大的进展，从数据获取、处理到应用都积累了大量成果.作为涉及多学科交叉的年轻学科，高光谱遥感技术的发展经历了一个以需求为导向，在发展中又不断探索完善需求的历程.高光谱成像仪作为获取目标图谱数据的重要仪器，其发展对于整个高光谱遥感的发展至关重要.本文分析了国内外不同类型高光谱成像仪的成像体制及应用案例，得出了近40年来高光谱成像仪发展历程所展现出的技术特点，结合当前发展现状，对未来高光谱成像仪的发展趋势，尤其是核心指标的提升和技术体制拓展进行了综合展望，以期为该领域的后续研究提供一些思路，同时为相关领域的科技规划提供参考.      

高光谱遥感地形影响建模与仿真

针对地形起伏对高光谱遥感图像几何变形和辐射变化的影响,建立高光谱遥感地形影响模型.该模型利用传感器位置、姿态和视场角建立模拟图像像元坐标和地面空间坐标之间的成像几何关系,利用地表反射率、数字高程模型等数据,考虑大气辐射传输过程,计算起伏地形下传感器入瞳辐亮度图像,并经过空间分辨率转换,生成最终遥感模拟图像,实现高光谱遥感地形影响精确建模.利用西藏驱龙地区Hyperion数据和其它相关数据进行仿真分析,将模拟图像和原始图像进行对比,结果比较吻合,表明该模型具有较好的模拟效果.     

CCD光学遥感器参数选择研究

介绍了由衍射受限非相干成像系统的衍射分辨率引出的截止频率及混叠的概念. 为了对采样成像系统获得的图像质量进行量化, 使用图像质量因子(λF/P)表示探测器对光学系统线扩散函数采样的程度. 进一步分析了光学遥感器参数选择与信噪比的关系. 选择实际的焦距9 m, F 数为18 的空间光学系统, 利用ZEMAX 软件的像模拟功能, 对选择8.75 μm 和13 μm 像元尺寸的CCD 所获得的图像进行了模拟仿真. 仿真获得的结果验证了图像质量因子和信噪比对图像分辨率的影响.      

Novel method for reconstruction of hyperspectral resolution images from multispectral data for complex coastal and inland waters

Hyperspectral resolution image products of a synthetic sensor featuring the high spatial resolution of the space-borne sensor can offer cost-effective means for enhancing our current capabilities in terms of providing an array of images in lieu of designing an expensive system for image acquisition, which can serve the expanding needs of the scientific and user communities for various critical water color applications. Despite several studies on enhancing the capability of land remote sensing sensors, full spectrum reconstruction of water color images with varying spectral bands is hampered by the lack of methods and accurate atmospheric correction procedures. In the present work, a novel method is developed for reconstruction of hyperspectral resolution images from high spatial-resolution Sentinel 2 Multispectral Instrument (MSI) data representative of many complex waters in coastal and inland zones. This method uses a deep neural network (DNN) with multiple blocks of deconvolution and dense layers. The spectral reconstruction of hyperspectral resolution images from multispectral data was based on rigorous training data from the atmospherically-corrected and validated HICO normalized water-leaving radiance products (with spectral resolution 438-868 nm sampled at 5.7 nm) of diverse water types. The generalizability and versatility of the DNN method was tested and evaluated systematically by means of various qualitative and quantitative analyses using concurrent space-borne (MSI and HICO) and in-situ measurements from different regional waters. Reconstructed hyperspectral resolution radiances obtained from the MSI images closely matched with independent HICO and MSI measurements within the desired accuracy. Successful reconstruction and validation of the hyperspectral radiances indicate that the proposed state-of-the-art method provides possible future directions for enhancing our current capabilities of space-borne sensors for various research purposes and societal applications at local, regional and global scales.     

Comprehensive comparison of VHR 3D spatial data acquired from IKONOS and TerraSAR-X imagery

With the launch of very high resolution (VHR) optical and synthetic aperture radar (SAR) remote sensing satellites such as IKONOS and TerraSAR-X, a new era has begun in 3D spatial data acquirement. IKONOS provided the first VHR data is still being preferred for many remote sensing applications. TerraSAR-X is considered as a revolution in SAR imaging as a result of 1 m resolution imaging capability. The imaging principles of these satellites are quite different and include advantages and disadvantages that have considerable effects on the quality of acquired 3D spatial data.     

遥感图像云检测方法综述

光学遥感图像中云层会对地面信息进行不同程度的遮挡,造成了地表观测信息的模糊和缺失,极大地影响遥感图像的成像质量。因此,对遥感图像中云层覆盖的检测和评估是进一步分析和利用遥感图像信息的基础和关键。通过充分的调研和对比总结,梳理了20世纪90年代以来,国内外基于遥感图像的云检测方法的发展趋势和代表性工作。将基于遥感图像的云检测方法分为三类：基于光谱阈值的方法、基于经典机器学习的方法以及基于深度学习的方法。总结了当前国内外云检测公开数据集,并对比了部分代表性工作的云检测精度。此外,简要梳理了与云检测相关的云雾(霾)检测、云雪检测、云阴影检测以及云去除等方法。对当前云检测相关工作中存在的问题和未来的发展趋势进行了分析和展望。     

A robust object-based shadow detection method for cloud-free high resolution satellite images over urban areas and water bodies

Unwanted contrast in high resolution satellite images such as shadow areas directly affects the result of further processing in urban remote sensing images. Detecting and finding the precise position of shadows is critical in different remote sensing processing chains such as change detection, image classification and digital elevation model generation from stereo images. The spectral similarity between shadow areas, water bodies, and some dark asphalt roads makes the development of robust shadow detection algorithms challenging. In addition, most of the existing methods work on pixel-level and neglect the contextual information contained in neighboring pixels. In this paper, a new object-based shadow detection framework is introduced. In the proposed method a pixel-level shadow mask is built by extending established thresholding methods with a new C₄ index which enables to solve the ambiguity of shadow and water bodies. Then the pixel-based results are further processed in an object-based majority analysis to detect the final shadow objects. Four different high resolution satellite images are used to validate this new approach. The result shows the superiority of the proposed method over some state-of-the-art shadow detection method with an average of 96% in F-measure.     

基于光子集成回路的干涉成像技术

分块式平面侦察成像系统(Segmented Planar Imaging Detector for Electro optical Reconnaissance, SPIDER)是基于光子集成回路的干涉成像系统,是提高遥感成像分辨率,降低系统加工难度,减少系统体积、质量、功耗的有效手段之一。首先报告了SPIDER研究现状;并对其基本原理与组成进行了研究;建立了基于部分相干光理论的成像模型;研究了基于平衡正交检测的干涉条纹检测方法;分析了成像系统指标体系;最后对SPIDER成像能力进行了仿真验证。结果表明,SPIDER成像系统具有良好的成像效果,在遥感侦察、空间态势感知等领域具有良好应用潜力。     

超谱遥感图像降维方法研究现状与分析

随着成像光谱仪的发展 ,超谱遥感图像的研究已进入到一个新的阶段———对获取的超谱数据进行有效处理和利用的阶段。目前的处理方法主要集中在对超谱图像的数值分析处理上 ,比如大气校正、降低数据维数、信息提取、分类与压缩等方面。而超谱图像降维方法的研究是做好后继处理的一个关键步骤 ,降维方式的正确选取与使用 ,对于发展和完善那些针对超谱海量数据和丰富信息特点的算法和软件有极大的好处。文章从波段选择、划分数据源、特征提取和融合等 4个角度对目前超谱图像的各种降维方法进行了综合归纳和分析。力图为超谱图像处理寻找突破点 ,加强此领域的研究力度