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地形起伏对推扫式遥感立体成像影响的关键理论和技术研究-仪器科学与技术;测试计量技术及仪器专业毕业论文.pdf 134页
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地形起伏对推扫式遥感立体成像影响的关键理论和技术研究-仪器科学与技术;测试计量技术及仪器专业毕业论文
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推扫式遥感立体成像是当前普遍使用的遥感成像方式，一般通过 CCD 以线
阵推扫的方式实现。因其成像机理的特殊性，地形起伏、CCD 姿态变化和地球
自转等都会对推扫成像精度产生影响。其中，地形起伏会对推扫式遥感立体成像
不同视角的遥感影像引入成像误差和空间信息缺失，而当前与此相关的研究报道
还比较少。因此，本论文针对地形起伏对推扫式遥感立体成像影响的关键理论和
技术展开了探索性研究，涉及的研究包括：
1． 系统和深入的阐述了推扫式遥感立体成像技术及其发展现状和研究热
点，推扫式遥感立体成像严格传感器成像模型和广义成像模型，以及各种成像模
型的适用范围和精度。
2 ．研究和建立了地形起伏和推扫式遥感立体成像畸变之间的数学模型。将
高斯合成曲面模型用于遥感地形仿真，基于该模型对地形起伏引起的推扫式遥感
立体成像几何畸变进行了研究和仿真，利用 Chang’E-1 影像数据进行了结果验
3 ． 为解决三维地形数学表达模型的不确定性问题，提出了用大地坐标系中
地面点坐标变化描述地形起伏的方法。对严格传感器成像模型进行线性化处理，
利用全微分法构建了 CCD 姿态、轨道稳定状态下的推扫式遥感立体成像与地形
起伏之间的误差关系模型。基于 Chang’E-1 参数对不同的地形起伏引起的推扫式
遥感立体成像误差进行了模拟计算和结果分析。
4 ．研究和建立了地形起伏对推扫式遥感立体成像不同视角遥感影像的地元
分辨率调制作用模型，提出了一种基于图像熵权的全局加权凸集投影超分辨率重
建算法。该算法基于初始观测遥感影像的图像熵值设计加权残差约束凸集和加权
松弛投影算子，以二维仿射变换法对相邻帧影像运动参数进行估计，用高斯模型
点扩散函数对参考帧进行修正，实现超分辨率重建。基于 Chang’E-1 实测影像的
实验表明，该算法在补偿地形起伏对不同视角遥感影像引入的空间信息缺失的同
时，兼顾了对图像纹理细节的保持，并具有较好的收敛速度和稳定性。
5 ．基于真实遥感数据构建了高精度标准地形实体模型。以三自由度平动轴
仿真 CCD 轨道变化，以三自由度转动轴仿真 CCD 姿态变化，提出了一种基于半
实物仿真的推扫式遥感立体成像仿真测试方法。该方法能实时获取 CCD 姿态、
轨道并行变化和分布式变化数据，实现对高精度地形实体模型的推扫式遥感立体
成像仿真测试。
关键词： 地形地貌观测，线阵推扫式成像，遥感立体成像，几何畸变，误
差模型，超分辨率重建，像点偏移
The push-broom remote sensing stereo imaging is the widely used remote sensing
imaging type now, which is generally realised through the CCD camera with the
linear array push-broom way. Because of t
正在加载中，请稍后...本类论文推荐推扫式遥感相机基于图像的实时自动调焦研究--《中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）》2012年博士论文
推扫式遥感相机基于图像的实时自动调焦研究
【摘要】：调焦技术是空间光学遥感相机（以下简称遥感相机）研制过程中的关键技术之一。调焦系统作为遥感相机的重要组件，是保证成像质量的关键部分。基于数字图像的自动调焦方法，结构简单，智能程度高，在普通数码相机中已经得到了较多的应用。基于图像的自动调焦关键是要建立图像质量评价函数(检焦函数)。图像质量评价函数值是指导自动调焦过程的依据。目前普通数码相机中常用的图像质量评价函数大多都依赖相机对同一个景物多次成像。而推扫式遥感相机的特殊性在于从同一片CCD中不可能获得基于同一景物的多次图像，因此普通的检焦函数不能直接应用于推扫式遥感相机。为解决这一问题实现推扫式遥感相机基于图像的自动调焦，本文提出了一种不依赖于相机对同一景物重复成像的绝对式检焦算法，并根据绝对式检焦算法实现了推扫式遥感相机基于图像的自动调焦；同时文中在研究了推扫式遥感相机成像过程的基础上，从另一方面提出了在推扫式遥感相机中得到基于同一景物的重复图像，利用常用检焦算法完成检焦过程的方法，并通过提出相适应的聚焦方法同样实现了推扫式遥感相机基于图像的自动调焦。最终通过建立相应的实验平台对文中的调焦方法做了测试验证。根据以上方法本文具体的研究有如下几点：
1、在信噪比一定时，MTF体现成像系统对各频率的传递能力，从频域角度全面地反应了系统的成像质量。用图像处理方法反演计算MTF时，并不依赖于对某个景物的成像。本文提出的利用在时域中和MTF对应的线扩散函数(LSF)作为检焦函数，不依赖相机对某一景物多次成像，属于绝对式检焦函数。并且基于LSF的检焦过程避免了傅立叶变换，保证了较高的检焦实时性。同时文中研究实现了从遥感图像中提取LSF的方法，最终通过曲线拟合将LSF的分辨率提高到了0.1倍像元尺寸，保证了较高的检焦准确性。
2、随着遥感相机成像覆盖范围的不断扩大。现有CCD器件的尺寸已经远远不能满足大焦面遥感相机的要求，必需要用拼接技术利用多片CCD来满足成像要求。根据推扫式遥感相机的成像过程，在CCD的拼接结构中保留一定的重叠成像区域，则利用这些重叠区域可以从不同的CCD中获得基于同一景物的重复图像。本文正是从这一角度出发提出了将现有的图像检焦函数应用于推扫式遥感相机的方法，为推扫式遥感相机的自动调焦提供了可行性依据。
3、在分析了现有的聚焦方法的基础之上，针对本文提出的推扫式遥感相机基于图像的检焦方法，研究提出了与检焦方法相适应的聚焦策略。
4、针对本文采用的自动调焦方法，依托遥感相机的研制，建立了调焦验证实验板，并提出了相应的软件实现方案，实现并测试了调焦过程。根据测试验证结果，对算法的精度及实时性做了详细的分析。结果表明本文提出的推扫式遥感相机图像自动调焦方法具有较高的可行性，为实际的应用提供了解决方案。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）【学位级别】：博士【学位授予年份】：2012【分类号】：TP751
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