遥感图像运动模糊恢复方法及评价标准研究

遥感成像系统与目标在曝光时间内的相对运动将导致成像的运动模糊。文章结合匀速直线运动造成的图像模糊特点,讨论图像模糊的产生机理并建立相关退化模型;利用点扩散函数（PSF）在频率域和空间域上分别对匀速直线运动产生的模糊图像进行恢复;验证各算法对高斯噪声的抗干扰性;提出使用HVS对比度的方法作为客观评价标准验证恢复算法的可行性,并与传统的灰度平均梯度（GMG）相对比表明该评价标准的合理性。     

基于图像的着陆点评估及探测器运动估计方法

针对深空探测任务特点给出了一种基于导航图像的探测器着陆点选择与探测器运 动估计技术。考虑到在着陆初始阶段(探测器高度＞2 km)导航相机所拍摄到的天体表面 近似为平面。这里通过跟踪至少4个平面内的特征点在导航图像序列 中的位置, 利用最小二乘法计算单应矩阵,由该矩阵得到探测器部分相对运动参数。结合激光测距仪给 出的探测器与天体表面之间的距离信息,可以得到全部6自由度参数。安全着陆点的选择与 评估首先利用图像灰度预选出平整的着陆点,再由着陆点对应的单应矩阵和之前获得的帧间 相对运动验证着陆点坡度。蒙特卡洛仿真结果表明,着陆点评估算法能够有效地选取满足平 整和坡度要求的着陆点,运动估计算法实时地对探测器参数进行估计,平移估计相对误 差小于10％,旋转估计误差小于0.23°。
     

超模式斜采样遥感图像超分辨复原方法

超模式斜采样成像技术通过将两排探测器阵列倾斜成像提高相机空间分辨率。由于不满足香农采样定理．图像中出现混叠。为了降低混叠对遥感图像超分辨复原的影响,文章提出了一种结合最佳倒易晶胞的超分辨复原方法。该方法根据超模式斜采样频域对偶网格建立相应的混叠模型．通过权重函数衡量噪声和混叠在频谱中的分布,得到噪声、混叠最小最佳倒易晶胞;并基于Huber—MRF（Markov Random Field）图像先验模型建立了耦合最佳倒易晶胞的MAP（Maximuma Posterior）超分辨复原模型。实验表明,该方法降低了超模式斜采样成像中混叠对复原的影响,获得了良好的超分辨复原效果。     

一种基于双模式成像的遥感图像去运动模糊方法

对地观测载荷大多工作在颤振环境之中,这种颤振造成光轴偏移、像面抖动,由此产生的运动模糊对高分辨率成像与高精度探测产生了极为不利的影响。对空间相机像面去模糊的工作,大致分为两种方案：一种为硬件实时探测加硬件实时补偿,另一种为硬件实时探测加事后软件补偿。文章提出通过主成像相机的双成像模式获得低信噪比无抖动图像和正常信噪比模糊图像,利用图像处理手段从这一对图像中求得抖动信息（模糊核）,并以此为先验知识指导模糊图像的复原,抑制像面抖动。这种方法既不需要补偿器件,也不需要探测元件和探测支路,并在图像迭代处理过程中不断修正模糊核,在初始模糊核有一定误差的情况下,同样可望取得良好的像面去模糊效果,对于遥感图像像质提高具有潜在的应用价值。     

基于成像拖尾效应的图像测速算法

根据相机成像拖影长度与相机运动及曝光时间的关系,提出一种基于成像拖尾效应的图像测速方法,给出了用航拍相机进行图像测速的实施方案。建立了影像与成像平面和地面景物间的相对运动模型,设计了基于互相关分析的拖影长度测量方案,给出了测量算法,并分析了像素尺寸和成像比例等对测速精度的影响。算例表明：该法对速度无剧烈变化的准匀速运动的测速效果较好,为飞行器实时飞行速度测量提供了一种解决方案。     

星载方位多通道斜视SAR对运动目标成像方法

由于受到斜视角和运动速度的影响,方位多通道合成孔径雷达(SAR)的方位模糊和速度模糊问题更加严重,从而影响斜视模式下运动目标的多通道重建与成像。为了解决该问题,文章提出了一种星载方位多通道斜视SAR运动目标成像方法。首先,分析并建立斜视模式下运动目标精确回波模型,然后,基于谱估计及改进Radon变换实现运动目标无模糊径向速度估计,对目标二维频谱进行匹配滤波实现运动目标成像。最后,点目标仿真实验验证了该方法的有效性。     

应用偏最小二乘法的卫星图像在轨几何检校方法

高精度几何模型的建立及其参数的解算,是卫星图像在轨几何检校的核心工作。文章提出了一种应用偏最小二乘法的多参数误差方程整体解算方法,以解决基于误差几何模型的参数整体检校模型参数众多、参数间存在强相关性、参数估计复共线性等问题。以我国资源三号(ZY-3)卫星正视相机为例,对提出的方法进行验证。结果表明:文章提出的是一种精确、可靠的卫星图像在轨几何检校方法;在仅做一次几何检校时,ZY-3卫星正视相机相同数据平面定位精度优于3.10m,1年以后的平面定位精度优于15.00m。此方法可广泛应用于高分辨率光学卫星图像的在轨几何检校。     

基于SVM的SAR图像中水上桥梁目标的检测

针对SAR图像中桥梁目标的特性,提出了一种基于统计特性和先验知识相结合的桥梁目标检测方法。通过对SAR图像中桥梁和背景的分析,首先对河流区域进行特征提取,再利用支持向量机方法对数据进行训练建模,通过训练后的模型对SAR图像中的河流进行分割,最后在分类后的二值图中按方向累加能量最小准则进行桥梁目标检测。基于真实SAR图像的实验结果显示,此方法不需要对SAR图像进行复杂的预处理,有强的抗斑点噪声性,能快速检测SAR图像中的桥梁目标。     

单目-无扫描3D激光雷达融合的非合作目标相对位姿估计

针对传统的利用单一视觉传感器难以实现复杂非合作空间操控导航的问题,提出一种基于单目相机与无扫描三维激光雷达融合的非合作目标相对位姿估计方法。首先,设计了基于成像几何关系的单目纹理-非扫描距离图像的快速配准与融合方法;之后,在构建目标同步定位与建图（SLAM）贝叶斯滤波模型基础上,提出一种扩展卡尔曼滤波-无损卡尔曼滤波-粒子滤波联合的滤波估计算法,可实现尺度模糊下相对位姿的快速鲁棒估计;其次,针对估计中的尺度模糊问题,提出基于融合图像的全局尺度系数确定方法,将尺度系数估计问题转化为简单线性滤波问题。基于OpenGL生成的2D/3D图像实验表明：所提出的方法具有较优的精度和鲁棒性;相对位置估计误差与尺度估计误差相关,二者近似成线性正比关系。     

一种高超星图高精度半盲复原算法

针对高超声速飞行器在平流层内应用天文导航时受气动光学效应及运动模糊影响后难以观星和高精度导航的问题,提出一种基于正则化思想的高超星图半盲复原算法。该算法首先针对高超星图的特点进行去噪与星点初提取等预处理操作,接着从图像中提出可用的模糊核信息,并通过融合达到去噪的目的。然后结合天文图像灰度及梯度的稀疏先验分布特性,提出一种针对高超星图的正则化非盲复原模型,利用分裂布雷格曼迭代法等算法迭代估计清晰图像。将本算法与传统星图复原算法、其他最新正则化复原算法进行星图复原与导航效果比较,结果表明本算法复原效果最佳,且能明显改善星点识别正确率及质心坐标计算精度,可用于大幅提高超声速飞行器在平流层中的天文导航适应性及导航精度。     

应用相位相关法的TDICCD空间相机像移测量方法

空间相机亚像素精度的像移高精度测量是一项技术难题。文章针对高分辨率TDICCD空间相机的成像特点提出一种直接测量像移的方法,该方法利用高速图像传感器获取图像序列,然后采用基于局部上采样的相位相关法来测定亚像素像移变化曲线。Matlab软件的仿真实验结果表明,该方法对图像噪声和灰度变化有很高的容忍度,其测量精度在图像信噪比高于10dB时优于0.1个像元。     

浅析互有位移图像序列的超分辨率复原

超分辨率图像复原的目的在于复原截止频率之外的信息,以使图像获得更多的细节和信息。基于互有位移序列图像进行的超分辨率复原,除了利用物体的先验信息和单幅图像的信息之外,还充分利用了不同图像之间的补充信息,因此其超分辨率复原能力高于利用单帧图像的复原法。这项技术可以广泛应用于遥感、高清晰电视和医学成像等多个领域。通过对超分辨率复原技术理论基础的阐述,指出基于序列图像的高分辨率成像技术的合理性,并介绍对互有位移图像序列的获取方法:亚像元动态成像系统、光学系统和利用压电陶瓷的方法。     

Multiple blur of star image and the restoration under dynamic conditions

According to the flight characteristics of vehicle under high dynamic conditions, the impact of linear, angular, and vibrational motion on star sensor imaging was researched. Then, the mathematical model of motion blur corresponding to various flight conditions was deduced, and the star centroiding accuracy affected by motion blur was analyzed subsequently. On this basis, the mechanism of multiple blur was discussed. In order to ensure the accuracy of star sensor in high dynamic environment, a restoration method was proposed to remove the multiple blur. Finally, simulations are implemented to validate the restoration method.     

空间翻滚非合作目标相对位姿估计的视觉SLAM方法

针对空间翻滚非合作目标相对位姿测量中目标先验信息缺失和模型不确定问题,将移动机器人视觉同步定位与建图（SLAM）贝叶斯滤波估计模型推广到非合作目标相对位姿测量中,提出一种基于视觉SLAM的翻滚非合作目标相对位姿估计方法。首先,构建了相对位姿估计的贝叶斯滤波状态转移模型和量测更新模型。其次,为避免平动噪声协方差过大导致滤波性能下降的问题,对状态转移方程进行优化,采用最小二乘估计方法预测位置参数。最后,采用一种联合无损卡尔曼滤波和粒子滤波的贝叶斯滤波方法实现了目标全部位姿参数的快速平滑估计。基于计算机合成图像数据和真实图像序列的仿真实验表明：提出的方法具有较优的速度和精度,且对目标速度变化、特征提取和数据关联误差等具有较好的鲁棒性。     

基于射线追踪的快速雷达图像仿真方法

为了解决目标识别、隐身目标设计等研究领域对雷达图像需求日益增加的问题,提出了一种基于射线追踪的快速雷达图像仿真方法。该方法利用射线追踪计算每一个射线管的散射电场及其在雷达成像平面的投影坐标,通过将所有射线管的贡献在像域进行累加得到1幅二维雷达图像。通过对不同路径射线的聚类,可实现对散射贡献的分离,从而建立目标部件与强散射源的对应关系,并对复杂目标雷达图像进行解释。给出了Slicy目标的快速雷达图像仿真与算例分析,分析结果表明:基于射线追踪的快速雷达图像仿真方法可对复杂雷达图像进行有效预测,并能对强散射源进行成因分析。     

象移对星载TDICCD相机成像品质的影响分析

像移是影响星载时间延迟积分电荷耦合器件（TDICCD）相机成像品质的重要因素。为研究像移对TDICCD像质的影响,首先分析了像移引起图像模糊和几何变形的机理,研究了像移降质的辐射和几何方面评价参量。依据TDICCD工作原理,建立了像移影响下TDICCD相机空变降质模型,并以此为基础,计算并分析了不同形式、不同方向上的像移影响下的像质下降情况。分析结果表明,不同方向、不同形式的像移引起的成像品质下降是不同的。文章中提出的空变降质模型可以为后续的仿真及像移降质图像的恢复等提供参考。     

基于MTFC的遥感图像复原方法

遥感图像在成像过程中受到大气、光学系统、探测器、平台运动和电路等因素的影响,引起图像退化,图像复原算法可以改善遥感图像像质,提高图像信息的解译能力。文章介绍了调制传递函数补偿（modulation transfer function compensation,MTFC）算法的原理,从遥感成像的链路环节出发,分析了MTFC的原理,提出了一种星上实时遥感图像MTFC复原算法。通过卷积系数和抑噪参数的优化设计,在提高图像清晰度的同时能较好地抑制噪声;对不同卷积和抑噪参数的图像复原效果进行了对比,从主观和客观两个方面对复原图像进行了评价。实验结果表明,该算法能有效提高图像像质,增强图像的高频部分,采用不同类型的卫星遥感图像验证了算法的适应性。