舰船目标运动状态光学卫星视频监测与估计

光学卫星视频能够进行动目标连续监视,已成为当前研究热点。但目前多数研究仅针对基于视频像方的目标检测、跟踪及轨迹提取等方面,没有充分利用卫星载荷成像几何模型进行物方运动状态定量估计和精度验证。因此,本文提出一种基于光学卫星视频的舰船目标运动状态定量估计方法,首先对卫星视频首帧进行精确定向;然后通过帧间稳像方法得到背景稳定的视频帧序列,在此基础上,针对正框目标跟踪方法定位精度低的问题,提出一种顾及旋转和尺度变化的舰船稳健跟踪方法进行目标跟踪;最后进行物方映射并估计目标运动轨迹、速度和方向。利用吉林一号光学视频卫星开展星海同步观测试验。实测结果表明,稀疏控制条件下的舰船目标几何定位精度为1.60 m,速度估计精度为0.18 m/s,方向估计精度为4.05°,相比同类方法具有显著提升,证明了本文方法的有效性和可行性。

面向高分三号全球正射影像生成的无控定位精度提升方法

高分三号(GF-3)是我国首颗C频段多极化高分辨率合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)卫星,由于GF-3卫星影像初始几何定位精度不高,难以直接满足大区域高精度制图需求。本文提出了一套面向全球正射影像生成的无控定位精度提升方法,首先通过几何再定标提升单景SAR影像的初始定位精度,其次利用SAR-SGFM匹配算法,结合自适应区域网平差方法精化影像几何模型参数,显著提升大规模SAR正射影像生成中的几何精度和处理效率。通过大规模数据生产验证,GF-3正射影像绝对几何精度优于10 m(1个像素),相对几何精度优于1个像素。结果表明,本文方法在超大规模星载SAR正射影像生产中具有有效性和可行性。

基于DMSP/OLS夜光遥感影像的城市扩张政策驱动因素分析

城市扩张的速度和方向已成为社会关注的焦点,利用夜光遥感进行城市扩张驱动力成因分析是近年来的研究热点。本文采用DMSP卫星所获取的年平均中国区域夜光影像数据,首先对1992—2012年共21年的时序夜光影像进行相对辐射定标;其次通过经验阈值法进行城市建成区面积提取,并通过Landsat影像进行精度验证;最后引入计量经济模型,以地级市主政官员政治周期为解释变量,对全国1992—2012年地级市扩张的政策驱动力因素进行了归因分析。通过本文的分析可知,地级市主政官员政治周期的更替对城市扩张方向存在显著影响。

基于EDA技术资源共享系统网络虚拟平台的研究

为了提供给初学者一个学习EDA技术的机会,并起到一定的教学效果,考虑建立一个虚拟共享平台。实现实时地对HDL文件的处理,用户在提交程序单后,服务器自动接收并读取文件然后给相应的软件仿真,最后将结果存储供用户自己下载或者直接通过邮件的形式返回给客户。

以SRTM-DEM为控制的光学卫星遥感立体影像正射纠正

针对全球测图缺少统一的控制基准的问题,提出了利用SRTM-DEM作为控制基准,对光学卫星遥感影像进行正射纠正的方法。首先,对光学卫星影像构建的立体影像对进行自由网平差并制作DEM;然后,以SRTM-DEM作为控制,将DEM作为单元模型,进行独立模型法DEM区域网平差,获得单元模型的定向参数;最后,改正立体影像的成像几何模型参数,进行正射纠正。选取湖北咸宁和江西某地两个测区的资源三号数据进行试验,试验结果表明,资源三号正视全色影像的平面定向精度由12.93像素提高到6.85像素。

结合运动平滑约束与灰度特征的卫星视频点目标跟踪

针对卫星视频条件下的点目标跟踪问题,提出了一种运动平滑约束的贝叶斯分类目标跟踪方法(BMoST)。本方法引入朴素贝叶斯分类器的思想,不依赖目标的任何先验概率,在运动平滑性约束下,利用灰度相似性特征来表达描述目标的似然度,并根据独立假设的贝叶斯定理,建立简化的分类器条件概率修正模型,通过该模型估计目标的后验概率,从而实现目标跟踪。同时,采用卡尔曼滤波辅助、优化跟踪处理,提高算法的稳健性。试验数据采用SkySat和吉林一号拍摄的视频各两段,对6个点目标进行跟踪试验。结果表明,本文提出的方法针对卫星视频的点目标跟踪效果良好,精度达到90%左右,且跟踪轨迹平滑,满足卫星视频后续高级处理和应用需要。

基于Hu相关滤波的光学卫星视频点目标跟踪

针对光学卫星视频运动目标跟踪问题进行研究,提出一种鲁棒的特征描述和匹配跟踪方法.引入相关滤波的思想,首先利用样本集的Hu不变矩和中值滤波,建立目标的跟踪模板并进行目标特征描述.然后,将目标跟踪的判断区域降维处理,建立判断区域的Hu置信模型.利用FFT推导了快速相关法,进而通过求得跟踪置信图最大值实现目标跟踪.针对跟踪轨迹采用卡尔曼滤波辅助和优化跟踪处理,提高算法的鲁棒性.试验数据采用SkySat和吉林一号拍摄的视频各两段,对5个点目标进行跟踪试验,跟踪精度优于90%,跟踪过程目标不丢失,且轨迹平滑.针对13×13的判断区域,与一般相关性方法相比,处理速度可提升约5倍.可为光学卫星视频点目标实现快速可靠跟踪提供技术基础.

拓展思想政治教育工作的新领域——由手机文化引起的思考

作为现代科学技术产物的手机问世后,出现了前所未有的手机热,手机文化也随之出现并全方位渗透到人们的生活之中,并影响着人们的生活。文章从分析手机文化特征入手,着重探究其对人们交流方式、消费观念、精神生活的改造作用,以期理性地认识和对待手机文化,已经逐渐影响和改变人们的生活(交往)方式,影响和改变人们的思维方式,进而影响和改变人们的行为方式,思想政治工作面临新的难题。要充分掌握和运用手机文化,拓展手机文化这个思想政治教育的新领域。

视频卫星影像的Bayer插值重建

视频卫星在成像过程中一般采用Bayer模板,地面处理时需要通过Bayer插值处理才可恢复全彩色的影像。针对视频卫星影像Bayer插值重建中容易出现拉链、噪点和边缘伪彩色等问题,提出一种改进的基于亮度、色度信号重建的滤波方法。首先,通过24张标准柯达影像训练得出Bayer插值重建的带通滤波器;其次,通过带通滤波器提取色度信号,并根据Bayer模型获取初始的重建结果;然后,在绿色空间中,利用梯度信息进行均值区域判断,并在均值和非均值区域中分别进行边缘方向插值和色差域中值滤波更新,有效减少均值区域的插值拉链和噪点现象;最后,在新的色差域中进行红光、蓝光波段的导向插值和中值滤波更新,进一步提升插值精度。采用吉林一号01星和03星的4幅视频影像数据验证本文方法的有效性,结果表明与2种经典的Bayer插值方法相比,提出的改进方法在定性和定量评价上均最优,影像边缘更加锐利、清晰,无明显噪点和伪彩色现象,可用于卫星视频数据的后续处理和应用。

京津冀地区高分一号宽覆盖正射影像生成

针对高分一号宽覆盖1A级影像的大区域正射影像生成后,相邻影像接边精度不高的问题,提出利用数字高程模型(DEM)作为高程约束的平面区域网平差方法提高其对地目标定位精度。通过京津冀地区的高分一号宽覆盖影像的平面区域网平差并进行正射纠正试验,在GOTOPO30 DEM的支持下,采用的区域正射纠正方法和处理流程取得了较好的效果。

基于同轨约束RFM的高分卫星影像区域网平差

高分辨率光学(简称"高分")卫星影像普遍以标准景的形式提供给用户,并附带有理多项式模型(rational function model,RFM)。尽管同一轨道高分影像的姿态和轨道误差较为稳定,然而由于RFM的参数没有清晰的物理意义,因此难以建立同一轨道影像间的几何约束关系。从条带影像与标准景影像的差异出发,考虑标准景影像的分景效应以及积分时间差异的影响,提出了基于像方多项式模型的同轨约束方法,可对同轨道、不连续的标准景影像进行约束,实现基于同轨约束的高分卫星影像区域网平差。通过用我国资源三号(ZY-3)测绘卫星同轨7景三线阵立体影像和印度IRS-P5卫星两轨4景两线阵立体影像进行实验,证明所提出的同轨约束区域网平差模型能减少对控制点的需求,提高平差精度。

水利小卫星星座总体构想

卫星遥感技术可实现大范围全天候全天时的动态监测,在水利遥感中发挥着重要的作用。但是目前尚无专门针对水利行业的卫星星座,因此卫星影像的时空分辨率不足以满足水利行业应用,无法有效支撑智慧水利和数字孪生的建设。针对水利行业的需求,提出了空间分辨率优于1 m,时间分辨率优于1 h的SAR(Synthetic Aperture Radar)/光学混合小卫星星座,阐述了其总体设计和关键技术,为水利及其相关的农业、环保等行业提供定制化服务,以支撑国家水利重大战略。

RSDD-SAR:SAR舰船斜框检测数据集

针对合成孔径雷达(SAR)舰船斜框检测数据集较少,难以满足算法发展和实际应用需求的问题,该文公开了SAR舰船斜框检测数据集(RSDD-SAR),该数据集由84景高分3号数据和41景TerraSAR-X数据切片及2景未剪裁大图,共127景数据构成,包含多种成像模式、多种极化方式、多种分辨率切片7000张,舰船实例10263个,通过自动标注和人工修正相结合的方式高效标注。同时,该文对几种常用的光学遥感图像斜框检测算法和SAR舰船斜框检测算法进行了实验,其中单阶段算法S2ANet检测效果最佳,平均精度达到90.06%。通过实验对比分析形成基准指标,可供相关学者参考。最后,该文通过泛化能力测试,分析讨论了RSDD-SAR数据集训练模型在其他数据集和未剪裁大图上的性能,结果表明:该数据集训练模型具有较好的泛化能力,说明该数据集具有较强的应用价值。RSDD-SAR数据集可在以下网址下载:https://radars.ac.cn/web/data/getData?dataType=SDD-SAR。

基于RFM模型的叠掩区域定位方法

星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)是侧视成像,地形起伏较大区域的影像会发生叠掩现象,导致SAR 影像信息丢失,通常采用叠掩补偿解决上述问题。而当前叠掩区域定位方法受数字高程模型(digital elevation model,DEM)精度、相干斑噪声等因素影响,且计算复杂,难以满足快速处理要求。针对上述问题,文章提出一种于基于有理函数模型(rational function model,RFM)的叠掩区域定位方法,首先将DEM 重采样到与SAR 正射影像相同分辨率;随后计算DEM 像元对应的影像坐标;接着统计像方单个像元对应物方单元的个数,大于2 时判定为叠掩区域;最后对生成的掩膜进行编辑,生成最终掩膜。并通过中国“高分三号”卫星SAR 的全极化条带1(full polarized strip 1)QPSI模式获取的两景影像进行试验验证,结果表明,该方法受DEM 影响相对较小,升降轨叠掩试验中补偿率达到99.01%,方法可靠、可行,为SAR 技术在航天遥感应用中提供技术保障。

资源三号和天绘一号卫星影像联合平差

按照不同的控制点布控方案,对资源三号和天绘一号卫星影像进行联合平差。联合平差结果满足1∶50 000制图及更大比例尺地图的生产更新要求。该方法能提高测绘资源利用率,应用前景广泛。

资源三号测绘卫星影像平面和立体区域网平差比较

针对弱交会条件下卫星遥感影像区域网平差无法正确求解的问题,提出利用数字高程模型(DEM)作为高程约束的平面区域网平差方法提高其对地目标定位精度的策略。首先,选取带仿射变换项的有理函数模型(RFM)作为卫星影像平面区域网平差的数学模型。其次,在平差过程中更新连接点的地面坐标时仅求解地面点的平面坐标,高程值利用DEM进行内插获得。最后,在布设少量控制点的情况下通过平面区域网平差求解所有参与平差的卫星影像定向参数和连接点的地面平面坐标。利用两个地区的资源三号正视影像的平面区域网平差以及前正后三视影像的立体区域网平差的对比试验表明,对于资源三号卫星影像在1∶50 000DEM的支持下,平面平差可以达到和立体平差相当平面精度。对于近似垂直正视的资源三号影像,全球1km格网的DEM和90m格网的SRTM可以取代1∶50 000DEM作为高程控制,平面精度几乎没有损失。试验结果证明了平面区域网平差方法的有效性和可行性。

城市建筑群航天遥感动态监测

城市建筑群是城市政治、经济和社会生活的基本单位,利用航天遥感进行城市建筑群动态监测是一种高效精准的技术手段。提出了城市建筑群航天遥感动态监测体系,并利用该体系对火神山医院、雷神山医院建筑群进行了建设进度和周边水环境监测,在抗击新型冠状病毒肺炎(coronavirus disease 2019,COVID-19)的关键时期,满足了大众关注需求,对稳定社会情绪发挥了一定作用。同时对福建泉州欣佳酒店倒塌事件进行了回顾性监测,为该事故的责任分析提供了数据参考,验证了该体系的有效性。

卫星遥感影像的区域正射纠正

针对大区域卫星影像正射纠正所面临的问题,提出了利用平面平差的方法来求解卫星影像定向参数然后进行区域正射纠正的策略。该方案能够保证大区域卫星影像正射纠正后绝对定位精度以及相邻影像接边处相对定位精度的一致性。通过资源三号测绘卫星正视全色影像的实验表明,仅利用少量平面精度为5m的地面控制点,大区域影像经过平面平差后独立检查点的平面精度优于7m,满足了我国1∶5万地形图的精度要求。此外,利用平面平差后每景影像的定向参数进行区域正射纠正,相邻影像接边处连接点的像方精度优于0.5个像素,达到了几何上无缝镶嵌的程度。

珞珈一号01星夜光遥感设计与处理

珞珈一号01星是兼具遥感和导航的一星多用低轨维纳科学试验卫星,本文针对珞珈一号01星夜光遥感设计与处理,详细介绍了卫星平台的有效载荷及平台设计;面向科学的试验目标,制订了科学的夜光成像任务计划,实现了全国夜光一张图任务规划;提出了面向珞珈一号01星的在轨几何辐射定标模型;研制了支持WEB端及移动端访问的数据共享服务系统;针对夜光遥感数据在社会经济应用问题,提出了发展指数和未来发展指数的珞珈一号指数模型,并通过相关实验验证了模型的有效性。珞珈一号01星可为社会经济参数估算、重大事件评估、渔业监测、国家安全等领域提供技术支撑。

轨道约束的资源三号标准景影像区域网平差

考虑到同轨道拍摄的长条带卫星影像具有相同的误差分布特性,针对资源三号的标准景影像产品,提出基于轨道约束的卫星影像区域网平差方法。首先,根据同轨相邻影像的偏移量计算轨道影像坐标系下的像点坐标;其次,通过同轨每景影像的RFM重新生成轨道影像的RFM,同时生成补偿格网;然后,根据基于像方仿射变换的RFM对轨道影像进行区域网平差;最后,利用求得的轨道影像的仿射变换参数重新计算原始单景影像的仿射变换参数。在太行山试验区,相对于单景模式,轨道约束平差在测区四角布控的情况下将平面精度从2.951 m提升到2.617 m,将高程精度从8.440 m提升至3.080 m。试验结果证明了轨道平差的有效性和可行性。