CBERS-02B卫星TDICCD相机的相对辐射定标方法及结果

文章根据CBERS-02B卫星TDICCD相机(简称HR相机)的特点,介绍HR相机的辐射定标方案,并对试验结果进行分析和比较,最后给出了HR相机的在轨辐射校正方案。该方案已经成功应用于HR图像数据的相对辐射校正,对于其它TDICCD相机的相对辐射校正具有参考意义。     

基于图像映射的玫扫系统目标重心定位技术研究

为克服玫瑰扫描系统采样点不均匀、欠采样等问题带来的目标重心定位误差,基于玫瑰扫描系统原理和传统目标重心计算方法,引入图像图形概念,提出了一种基于图像映射的目标重心确定方法。先根据玫扫采样点位置和辐射值等信息将目标映射至二值图像,映射过程中保持原图像的边界、内部属性和相对关系不变,从而确定目标形状。在计算图像区域重心前先进行预处理以消除图像边界残缺。对目标边界点进行离散化处理,求取不规则图形重心,再根据映射法则反求出目标在玫扫视场中的重心位置。当多目标或干扰可被分离时,该法还能用于视场中出现多目标或干扰的重心定位。数字仿真结果表明:用基于图像映射法确定的目标重心精度显著优于传统处理方法。     

基于JPEG2000的高光谱图像压缩方案

高光谱图像是三维立体图像，具有“谱像合一”的特点，具有很大的应用价值，但因为其数据量庞大，给存储和传输带来不便。文章针对高光谱图像的特点，在进行8：1压缩条件下，提出了差值法和变换法两种基于JPEG2000的压缩方案，仿真结果表明，这两种压缩方案都能较好的满足高光谱图像压缩的要求。     

基于纹理边界检测的航天器椭圆特征提取方法

为确定失效航天器等非合作目标的相对位姿,提出一种通过纹理边界检测的椭圆特征提取方法。该方法假设椭圆特征是航天器表面两种不同纹理的边界,利用上一时刻相对位姿信息,将对接环离散几何模型投影到像平面,并沿各离散点的法向方向通过概率方法检测纹理边界点。利用随机抽样一致(RANSAC)方法剔除边界点中的粗大误差,进而拟合出椭圆参数。纹理特征对光照变化具有鲁棒性,因此该方法能够在变光照、星体表面反光不均匀等复杂情况下快速准确地提取图像中的椭圆特征。本文以对接环图像特征提取为例进行仿真校验,分析了算法参数和噪声对提取椭圆精度和时间的影响。利用真实图像与基于梯度边缘的椭圆提取方法进行对比,结果表明,所提出的算法具有较高的精度和速度。     

顾及不确定性的多光谱遥感图像分类及其不确定性度量和表达

针对传统遥感图像分类方法缺乏考虑空间自相关性、分类模糊性以及分类误差的空间表达的缺点，采用顾及空间数据的空间自相关性和分类模糊性的邻域EM算法进行多光谱遥感图像分类。构建了四个不确定性度量指标一模糊隶属度残差、相对模糊隶属度最大离差、模糊隶属度熵和相对模糊隶属度熵对其分类的不确定性进行度量和可视化表达，克服了采用误差矩阵和Kappa系数进行传统遥感图像分类精度评价缺乏空间信息分布的不足。     

卫星光学遥感系统优化设计与像质评价探讨

介绍了卫星光学遥图像获取与图像处理一体化优化设计的思路；运用通用像质方程（GIQE）对于利用小相对孔径光学系统和调制传递函数补偿（MTFC）方法得到的图像的品质与利用相对较大相对孔径光学系统得到的图像的品质进行了对比分析。     

卫星光学遥感系统优化设计与像质评价探讨

介绍了卫星光学遥图像获取与图像处理一体化优化设计的思路;运用通用像质方程(GIQE)对于利用小相对孔径光学系统和调制传递函数补偿(MTFC)方法得到的图像的品质与利用相对较大相对孔径光学系统得到的图像的品质进行了对比分析。     

基于最小距离法的遥感图像分类

本文在ENVI遥感图像分析软件环境下,利用最小距离法对遥感图像进行了有监督分类。仿真实验通过对遥感图像中地物目标的光谱信息和空间信息进行分析及特征提取,利用判别函数计算到中心的距离,解读遥感图像,并对分类结果进行定量评估。实验结果表明用最小距离法来分析遥感图像可以获得较高精确度。     

基于Zernike矩的高精度太阳图像质心提取算法

在基于太阳观测的月球车天文导航系统中,针对太阳传感器中图像噪声以及典型图像退化的不良影响,提出了一种基于Zernike矩的高精度太阳质心提取算法。采用Sobel算子进行边缘检测,Zernike矩重定位亚像素边缘,用最小二乘法拟合圆心。而当图像存在退化时,进行有效圆边缘点检测后,再用该法提取质心。从理论上分析了Zernike矩亚像素边缘检测对圆拟合法的改进作用。利用仿真图像和地表实验图像,将本文方法与传统的重心法、带阈值的重心法和圆拟合法进行了比较。结果表明,本文方法精度更高,具有更好的稳定性,可以对月球车天文导航精度的提高起良好作用。     

非合作目标超近距离光学相对导航方法及半物理仿真系统研究

针对非合作目标研究了一种可实时应用的超近距离相对导航方法,用相机主动获取目标飞行器图像,对图像进行预处理得到有效的边缘段信息。选取立方体卫星作为非合作目标的通用模型,用轮廓精化提取方法进行轮廓的三维重建,并给出了轮廓三维位置和姿态估计信息获取的具体步骤。建立了用四元数和相对欧拉角表示的追踪器与目标器相对姿态的轨道动力学模型,设计了基于衰减扩展卡尔曼滤波的相对导航算法。构建了一套基于运动导轨的半物理仿真系统,以验证算法的有效性和可行性。给出了仿真系统的硬件组成和软件功能。结果表明:所建仿真系统获得的相对距离10~0.5m内非合作目标相对位姿精度分别为0.03~0.15m,0.5°~1.5°,可用于非合作目标超近距离相对导航研究的相关验证;用所提方法可实现非合作目标的实时超近距离相对导航,能同时获得位姿及相关速度类导航信息,精度满足工程要求。该仿真系统在工程中有较大的应用价值。     

应用整体结构信息分层匹配的红外与可见光遥感图像融合方法

现有红外与可见光图像融合方法,侧重于将可见光图像的空间细节注入红外图像,往往由于空间细节的不当注入导致融合图像中部分地物模糊不清。此外,航天器红外与可见光成像分辨率往往相差很大,现有方法未考虑其分辨率差异,生成的融合图像细节模糊不清。为此,文章从消除红外与可见光图像的整体结构信息差异角度,提出应用整体结构信息分层匹配的图像融合方法。利用融合方法对天宫一号(TG-1)目标飞行器的红外和可见光图像数据进行图像融合,并将获得图像与图像分解法、总体变分法和频率变换法获得图像进行比对,结果表明:文章提出的融合方法获得的图像光谱与细节保真效果好,优于对比方法。     

嫦娥四号动力下降段图像可视化传输方案

针对嫦娥四号降落相机在动力下降段的图像可视化传输需求和深空通信下行数传信道带宽受限的矛盾,文章提出了一种动力下降段速率自适应的可视化图像传输方案,对如何保证降落相机图像下传的实时性、完整性、速率自适应性等关键问题进行了讨论,并对方案中涉及的抽帧回放算法、帧格式识别方法、合路调度算法等关键技术进行了详细说明。同时,文中给出了该方案在嫦娥四号在轨的验证情况,结果表明,在数传通信速率受限的情况下该方案实现了降落相机图像的存储管理和可视化下传,具有实时性高、速率自适应、图像下传完整等特点,可以为其他航天器数据管理系统设计提供参考。     

基于实验室定标和均匀景统计的相对辐射定标方法

提出了一种基于实验室定标和均匀景统计的定标方法,并应用于CBERS-02卫星遥感图像相对辐射校正。首先分析宽视场成像仪(Wide Field Imager,WFI)实验室基础定标系数;然后结合均匀景的定标方法,生成一组新的相对辐射定标系数;最后评价WFI图像相对辐射校正的效果。结果表明:文章提出的定标方法有效,可以较好地解决宽幅遥感图像辐射校正问题,同时为遥感卫星相对辐射校正提供了一种新的途径。     

航天器对接系统中相对运动参数测量的计算机视觉方法

本文基于三维计算机视觉技术提出了估计对接过程中相对运动参数的一种新方法。根据安装在追踪航天器上的双目视觉系统,建立了两航天器之间的相对运动数学模型,并采用最小二乘法及约束优化方法获得了两航天器相对位置和姿态参数。该方法无论在图像特征点检测,还是在进一步进行动态体视分析方面,都优于文献[1]。仿真结果表明这种方法是可行的。     

一种基于模糊遗传算法的图像分块恢复方法

针对遗传算法进行图像恢复时运算复杂度高的问题,提出一种基于模糊遗传算法的图像分块恢复方法。将大尺寸的灰度退化图像均匀划分为若干子图块,对各子图块依次采用遗传算法进行恢复,并将其直方图统计数据输入模糊逻辑控制器自适应地调整适应度函数的参数、适应度拉伸时的退火初始温度、交叉概率和变异概率,最后将恢复后的子图块重组为整幅图像并对因分块所造成的边界噪声进行相应处理。仿真结果表明,该方法可有效降低遗传算法进行图像恢复的复杂度,恢复图像的质量也较维纳滤波法和传统遗传算法有明显提高。     

卫星姿控系统可重构性综合评价方法研究

针对可重构性评价需考虑系统资源、性能等多约束条件的问题,以卫星混合执行机构姿控系统为研究对象,建立了基于组合赋权法的卫星可重构性综合评价方法。首先,综合分析影响卫星姿控系统的指标因素,结合系统可重构性度量指标构建了综合评价指标体系;然后利用层次分析法和熵权法分别得到权重初值,以最小二乘法为工具建立确定具有主客观意义的优化组合评价权重;最后采用欧几里德距离为测度,计算各方案距离正负理想点的相对接近度并以此作为评价准则。针对多方案系统配置实例进行了验证计算,结果表明利用基于组合赋权法的评价方法能有效地对卫星姿态控制系统可重构性进行综合评估,具有较好的应用价值。     

萤火一号火星探测器在轨图像处理技术

为提高信道利用率,对萤火一号(YH-1)火星探测器在轨图像处理技术进行了研究.给出了图像处理单元的图像压缩算法原理,设计了压缩图像数据传输的健壮差错控制方案,介绍了针对图像传输设计的图像预览和点播技术.试验结果表明:图像压缩流有较强抗误码特性.     

基于Contourlet变换和支持向量聚类的遥感图像融合方法

Contourlet变换作为新的多尺度分析方法比小波变换更适合分析二维图像的边缘特征,而支持向量聚类算法所获得的聚类效果不受聚类形状限制,也勿需预先给定聚类数目等参数。据此提出了一种基于Contourlet变换和支持向量聚类的遥感图像融合方法。首先对源图像进行Contourlet变换,再对其高频系数利用支持向量聚类进行融合,最后进行图像重构得到融合结果。给出了实验结果,采用均方差、信噪比、信息熵、空间频率、清晰度和相关系数等评价指标对融合效果进行了定量评价,并与加权平均法、现有的基于Contourlet变换的图像融合方法以及基于支持向量聚类的图像融合方法进行了比较。结果表明提出的基于Contourlet变换和支持向量聚类的遥感图像融合方法能取得更优越的融合效果。
     

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。     

基于传感器几何特性和图像特征的影像配准方法

“天绘一号”卫星是我国第一代传输型立体测绘卫星,搭载有三线阵CCD相机、多光谱相机和2m分辨率全色相机。多光谱相机波段间影像的配准是保证多光谱影像质量和有效应用的前提,在现有配准方法的基础上,文章提出了基于传感器几何特性和图像特征的配准方法来改善影像配准效果。这种方法首先基于相机几何特性对待配准图像进行调整,然后对图像进行局部多点取图,采用尺度不变特征变换（Scale Invariant Feature Transform,SIFT）法提取图像特征并进行初步匹配,利用匹配点领域灰度相关性来进行精匹配和误匹配点的剔除,最后获得图像位移差,进而完成图像配准。实验结果表明,这种方法能够提高多光谱波段间影像的配准成功率,准确率达到95％以上,大幅改善了匹配精度。