地学三维GIS可视化系统

针对地学研究三维模型中存在的问题,在总结分析已有的多种建模方法的基础上,根据矿体的不规则性,采用ATP建模方法,具体研究并提出了三维GIS可视化系统的设计方案,利用OpenGL图形库实现地矿3D模型的可视化技术,从而方便地生成高真实感的三维图形,并对地质三维空间分析方面的功能作了进一步的研究探讨,能够为矿藏及各种地质现象描述提供科学的依据。

利用纹理特征的SAR与光学图像融合方法研究

针对SAR与光学图像的融合问题,提出一种基于SAR图像中纹理特征的Contourlet变换融合方法。利用灰度共生矩阵法提取SAR图像的纹理特征,分析各个纹理特征间的相关性,得到重要纹理特征图。用HSV变换提取光学图像的强度分量。将重要纹理特征和强度分量利用改进的Contourlet多尺度变换融合,得到新的强度分量。通过HSV逆变换得到SAR与光学的融合图像。利用Landsat8和Cosmo-SkyMed图像进行融合实验,并与小波、HSV、Brovey、Contourlet变换融合方法对比分析,实验表明该方法能够较好的保持光学图像的光谱特征和SAR图像的纹理、强散射特征,增加图像细节信息,提高图像可解译性。

改进SA方法的卫星视频图像超分辨率重建

为了提高卫星视频图像的质量,针对SA方法中无法实现小数倍超分重建和"黑色格网"问题,提出了改进的SA超分辨率重建方法。对于小数倍超分问题,首先建立参考帧低分辨率图像坐标系,以超分倍数构建参考帧高分格网,按表达的物方元素一致的原则,把所有低分辨率图像和高分辨率图像的坐标系统一在一个参考坐标系下;对于"黑色格网"改善问题,在使用运动估计参数时,为了减少由于运动补偿造成的误差,取消传统SA方法中四舍五入的运动参数补偿方法,改为以待求点为中心确定容许误差,通过容许误差选择参估点,用参估点计算高分辨率网格像素,以减少"黑色格网"现象。利用仿真和真实的卫星视频数据实验验证了该方法的有效性。

吉林一号视频星数据在车辆检测中的可行性

针对新型高分辨率视频卫星数据应用于车辆检测问题,提出了一种包括车辆检测、交通密度计算、车速估算3个主要功能的车辆自动检测的算法。首先,基于自适应背景估计算法,利用背景差分法对每帧图像进行处理,得到静态背景图,再通过帧间差分法提取车辆得到车辆检测结果;其次,对车辆做缓冲分析得到每个缓冲区的车辆数量,利用交通密度公式估计出每帧图像中的车辆在整个道路网中的交通密度值;然后,利用车速估计公式估计出车辆的速度;最后,按上述方法得到整个视频的车辆自动检测分析结果。以"吉林一号"视频星数据为例进行了实验验证,经与其他方法比较证明该算法具有很好的可行性以及适用性。

基于Python的矿山遥感监测系统开发研究

针对矿山遥感监测中对GIS和RS处理功能的需求,研究基于Python语言的矿山遥感监测系统开发方法。在对比分析ArcGIS二次开发方法的基础上,提出采用Python语言实现集成ArcGIS和ENVI处理功能的二次开发方法,并介绍运用Python语言进行二次开发的具体方法和流程,在ArcGIS10.1平台上完成矿山遥感监测系统的开发。

二叉树分层和稀疏约束的SAR图像伪彩色编码

针对单极化SAR图像伪彩色编码问题,提出了一种基于二叉树分层和稀疏约束的伪彩色编码方法。首先,加入具有增强边缘信息和降噪效果的稀疏约束项,对SAR图像进行正则化增强方法处理,并作为彩色图像R分量;然后,利用二叉树分层方法对图像进行粗分层,利用Otsu算法计算分层中的最优阈值,利用区域窗口的结构相似度值判断节点是否再分,将灰度图像按各层阈值分成多个子图像,再对子图像进行亮度变换重新组合,分别得到彩色图像的G和B分量。最后,直接合成RGB伪彩色编码图像。利用TerraSAR-X单极化SAR图像实验验证,证明该方法的图像细节表现较好,而且在颜色信息和边缘信息处理、降噪方面具有较好的效果。

NLM与比率图像的多时相SAR图像去噪方法

针对合成孔径雷达图像的相干斑噪声对图像质量影响大的问题,提出一种NLM与比率图像相结合的多时相SAR图像去噪的方法。首先,利用NLM滤波计算各景SAR图像之间的相似性权值,从而得到平均图像,并应用MuLoG滤波器进行去噪;然后,将噪声图像与滤波后的平均图像进行比值,得到比率图像,并对其进行滤波;最后,将滤波后的平均图像与比率图像相乘,获得降噪后的图像。利用不同序列的机载SAR数据进行实验。实验结果表明,与其他同类算法相比,所提出的方法能有效抑制SAR图像中的相干斑噪声,并提高图像质量。

条件生成对抗网络在遥感图像复原中的可行性

对于遥感图像中降质模糊的问题,经典的图像复原方法由于模糊函数难以估计等原因,复原效果较差。为了避免估计模糊函数带来的困难,通过深度学习的方法对图像进行去模糊,研究了基于条件生成对抗网络(conditional generative adversarial nets,CGAN)的图像复原方法。首先创建训练网络的训练库,然后设置网络训练的初始参数,该网络以对抗的方式来使生成模型和判别模型进行交替学习,通过不断学习降质图像和清晰图像之间的差异,并结合了对抗损失和感知损失来缩小两者之间的差异,实现图像复原。实验采用以GOPRO数据集为基础的混合模糊训练库来训练网络,并与其他方法进行了对比试验,结果表明,在图像细节和评价指标方面,CGAN具有较好的复原效果,保证了复原图像的细节信息和纹理信息,证明了该方法可以用于遥感图像的复原。

顾及运动估计误差的“凝视”卫星视频运动场景超分辨率重建

在含有运动地物的“凝视”卫星视频影像超分辨率重建问题中,针对由于运动估计不准确导致的重建后运动物体存在“格网”和“拖尾”等问题,提出了顾及运动估计误差的运动场景超分辨率重建方法。首先,在MAP模型框架下分析了基于L1范数和L2范数的保真项对于运动估计误差的稳健性,引入稳健的M-估计作为保真项,自适应的减少运动估计误差对重建结果的影响;然后,分析了稳健估计条件下Tikhonov、TV、BTV正则项的重建效果;最后,提出了基于稳健估计的双边滤波超分辨率重建方法,用SkyBox和吉林一号的卫星视频数据验证本文方法。试验证明,本文方法对含有运动目标的卫星视频影像具有较好的重建效果,重建后动态和静态地物细节都得到提升,归一化方差和梯度能量指标都优于其他方法。试验表明了本文方法的可行性。

基于HVS的SSIM超分辨率重建图像质量评价方法

结构相似度(structural similarity)算法在图像评价中,因具有操作简单、运行高效、与主观评价关联性较强等优点而被广泛使用。但SSIM算法在对图像评价时忽略了图像的区域性和人眼的敏感度,其评价结果不能很好地与人眼视觉感知相符。并且当对超分辨率重建后的图像进行评价时,利用SSIM方法无法进行图像评价。针对以上问题,提出一种基于人眼视觉特性(Human Visual System)的SSIM超分辨率重建图像质量评价算法。该算法对图像进行尺度不变特征变换(SIFT),其评价结果与人眼视觉感知相符,提高了评价准确度,具有良好的评价性能。

理论与实践结合的测量平差教学改革

测量平差是测绘类专业重要的基础核心课程,课程理论性强、公式多、难度大。针对这一问题,本文提出在构建合理教学体系的前提下,理论部分完善教学体系,改善教学方法,采用多媒体与板书相结合、平差案例与平差理论相结合的教学方式;在实践性教学环节,引入测量平差实践技能实习,使测量平差理论与实践"零距离",让学生更好地理解测量项目中内业外业是一个完整的过程,体会测量平差在测量中的地位和作用。教学实际操作表明,该教学方法对学生学习平差课程的效果有很大改善。

吉林一号卫星视频影像超分辨率重建

针对吉林一号(Jilin-1)卫星视频影像的超分辨率重建问题,在分析卫星视频与普通视频及遥感影像不同特性的基础上,研究了在成像场景内含有运动物体情况下,Vandewalle方法和金字塔LK(Lucas-Kanade)光流法运动估计方法的适用性。同时,针对目前中值平移并添加(median shift and add,MSA)方法在视频卫星影像重建中因帧间缺少互补信息而引起的边缘信息不清晰问题,提出了新的中值平移并添加(new median shift and add,NMSA)方法。首先,根据重建的倍数建立重建前、后的空间分辨率格网,并将2个格网统一到1个空间内;然后,以待确定的重建后影像格网像元为中心,确定参与估计的低空间分辨率像元值,利用容许误差确定重建后的像元值。通过利用吉林一号(Jilin-1)卫星数据进行实验,验证了NMSA方法的有效性。

RAISR算法在遥感图像超分辨率重建中的可行性

针对遥感图像空间分辨率不足的问题,探讨了RAISR(rapid and accurate image super resolution)算法在单帧遥感图像超分辨率重建中的可行性。RAISR算法以处理自然图像为主,分为学习阶段和图像重建阶段。学习阶段是利用训练库图像生成滤波器,是算法的核心部分;图像重建阶段是利用滤波器重建图像。首先,在学习阶段,根据图像块的位置、角度、强度、相干性等特征对滤波器进行分类,并采用哈希列表存储;然后,针对遥感图像特点,优化了RAISR算法的滤波器尺寸,并采用USM(unsharp mask)方法增强边缘纹理特征,以达到最佳的重建效果;最后,用多组遥感图像进行了重建实验。结果表明:RAISR算法的重建质量与训练集图像的分辨率、数量、类别、所含地物类型有关;本文优化的RAISR算法重建后的遥感图像细节、边缘等信息都得到了改善。

基于资源三号数据的三维变化检测可行性研究

基于资源三号立体数据,研究三维变化监测的可行性。以湖北某地区为试验区,基于差值理论模型,设定阈值得到DEM高程方向的变化信息;在差值结果基础上利用改进分水岭分割方法得到平面区域的变化检测结果,并对结果进行三维显示和统计分析。试验表明,资源三号卫星数据的DEM精度满足一定比例尺下的变化检测精度要求,能较好地反映地形变化;三维DEM变化检测可直观、宏观地显示变化区域范围,在应急减灾救灾及变化信息提取方面具有重要应用价值。

一种结合颜色特征的PolSAR图像分类方法

为了提出一种颜色特征与极化特征相结合的极化SAR图像分类方法,首先,通过极化目标分解得到极化特征向量;然后,采用最佳指数模型方法生成极化SAR的假彩色合成图像,并提取颜色特征向量;最后,将这2种特征组成综合特征向量,利用SVM方法进行分类。利用Radar Sat-2的Pol SAR数据进行了SAR图像分类实验,并对分类结果进行定性和定量比较分析。实验结果表明,颜色特征的加入能有效提高极化SAR图像的分类精度。

资源三号立体数据云区域DEM修正方法研究

针对有云的资源三号立体数据生成的DEM存在的问题进行了分析,提出了DEM的修正方法。首先,利用面向对象图像分割的原理,建立规则提取云区域,并形成云区域矢量文件;然后,利用提取的云区域裁剪外部参考DEM,得到云区域修正的DEM值,并利用栅格运算替换资源三号原DEM中云区域的值;最后,得到研究区无云区域的修正DEM。并利用湖北咸宁地区资源三号立体数据和30 m ASTG DEM数据进行了实验验证,实验证明,本文方法可以有效地去除云区域的错误DEM值,为后期应用提供更可靠的DEM数据。

空间点与线目标间方向关系的定量表达

针对现有多种表达模型不能定量表达空间目标间方向关系问题,采用统计模型的定量表达方法,通过AUTOLISP语言编程计算得到折线目标相对于点目标的方向值分布范围,对这组统计值进行排序,求出中值方向,实现以点为参考目标、折线为源目标的方向关系的计算.研究结果表明:该程序能确定出描述折线相对于点的方向关系的分布范围与中值这两个度量,实现方向关系的定量表达.研究结论初步突破了对传统的定性表达目标间方向关系的认识,有助于寻求定量表达算法的有效途径.

基于GIS的多源地学信息系统设计

随着地学GIS中信息的多源化,分析综合应用和评价难度也越来越大,针对GIS中的强大功能未与地学专业软件功能紧密结合,并且其中存在着多方面的问题,例如处理流程不连贯、应用方式不符合数据共享和开放GIS的思想等,在对各个软件综合分析评定的基础上,本文提出了一种符合软件工程要求一体化MGIS的系统开发与设计方案,它将适合对复杂的地学问题进行分析和处理。

先验引导的多降质特征“珞珈一号”夜光遥感影像质量提升方法

珞珈一号夜光(NTL)遥感影像存在云雾、辉光、分辨率降低等多种复杂的降质现象,现有的深度学习影像质量提升网络往往只针对某一种类型的降质问题,且没有充分利用影像的先验信息,训练和学习过程的可解释性差,去除的降质类型单一。因此,针对含有多种复杂降质的影像质量提升问题,提出一种可解释性先验引导的多降质特征夜光影像质量提升方法。分析降质过程和降质表现,推导出了辉光、云雾噪声和空间分辨率下降的综合降质模型,并以该模型作为先验引导构建了云雾、辉光、分辨率3类数据集。在网络结构方面,针对3类降质设计了包含通道注意力模块和像素注意力模块的残差密连卷积神经网络,并用比值稀疏约束损失函数进一步提高影像的清晰度。利用珞珈一号夜光遥感影像进行了试验,结果表明,本文方法可有效去除云雾、辉光等的影响,处理后影像中的灯光边缘信息更加清晰,空间分辨率提高,影像质量提升明显。

改进的阈值加权平均HSV与小波变换图像融合

为提高图像的空间分辨率、增加图像的细节信息,改善HSV融合和小波融合中存在的光谱失真、原SAR与ETM图像的纹理特征保持不良等现象.提出一种改进加权平均法的HSV与小波变换融合方法.将ETM图像转换到HSV彩色空间,得到亮度分量V.将高分辨率的SAR图像与该分量进行小波分解,得到高低频信息,将低频信息按照提出的改进的加权平均法进行融合,高频信息按照绝对值最大法进行融合,得到新的亮度分量,再通过HSV逆变换得到新的融合图像.实验采用3 m分辨率的Cosmo-Sky Med图像和30 m分辨率的Landsat8图像进行实验.研究结果表明:该融合方法能够提高图像空间分辨率,在地物细节和光谱特征方面保持良好.