基于轻型平台的多模态高分辨率高光谱目标检测系统

为解决无人机高光谱成像仪体积大,探测效率低等问题,提出了一种轻小型多模态高分辨率高光谱成像仪。文中主要介绍了高光谱成像仪光学系统设计,数据采集及实时处理模块。通过切换扫描模式满足光谱特性分析,目标检测等不同领域的探测模式需求。采用低畸变、高通量、紧凑型分光光学系统设计实现无人机平台对光谱成像仪的重量要求和探测精度要求。根据设计需求实现产品的加工同时进行了性能测试,其中,MTF达到0.19,光谱分辨率3.5~5.4 nm。通过检测多种流水线中的杂质验证系统对实时目标检测的能力。实现结果表明,系统能够实现每秒2048 pixel×2048 pixel场景的高精度光谱异常目标探测,探测精度优于87%。

基于二维奇异谱特征提取的高光谱影像同质划分

高光谱影像数据具有维度高、信息冗余等特征,传统的特征提取方法通常使用了固定窗格提取高光谱影像的空间特征,忽略了地物之间的空间关系,对地物空间信息利用不充分。对此,文章提出了融合超像素算法的二维奇异谱分析方法,通过超像素划分并提取同质区域,经过二维奇异谱分析,从每个波段中提取空间结构信息,增强本类别的特征信息,同时减少类间差异性与噪声带来的影响。对所提取的空间特征,结合粒子优化算法提取高光谱影像最佳波段组合。实验结果表明,在Indian Pines与Salinas数据影像数据集中,使用同样的支持向量机分类器,文章所提出特征提取方法实现的分类精度相比于原始数据分别提升了15.99%与3.7%,相比于2DSSA提升了3.12%与0.91%。改进的奇异谱分析方法,可以充分利用同质区域的局部一致性,从而提高数据处理的性能,减少了影像中的冗余信息和噪声。

地球自转对光机扫描仪摆扫成像的影响分析

地球自转会影响地物相对光机扫描仪的运动。不同纬度的地速不同,地速的变化会造成扫描条带畸变、相邻条带错动和重叠率的变化。文章研究了地球自转的变化规律,从扫描条带畸变、相邻条带错动和重叠率变化3方面因素研究了地速对光机扫描仪成像的影响。最后,针对这些影响提出了校正建议。

光机扫描仪扫描条带宽度变化规律研究

研究了光机扫描仪扫描条带宽度随扫描角变化的变化规律,并推导出扫描条带宽度变化量的计算公式。讨论了卫星侧摆成像时,计算条带宽度变化量的方法。最后,建立了扫面条带的数学模型,并对MODIS扫描条带宽度变化进行了仿真。

“高分四号”卫星凝视相机设计与验证

2015年12月29日,中国第一颗地球静止轨道高分辨率光学遥感卫星—"高分四号"卫星在西昌卫星发射中心成功发射,星上装载的北京空间机电研究所研制的高分辨率光学遥感凝视相机,可以获取星下点可见光近红外谱段(全色及多光谱)50m地面像元分辨率、中波红外谱段400m地面像元分辨率图像,地面覆盖超过400km?400km。文章介绍了该相机的组成及工作原理、相机的关键技术及实现情况,给出了地面测试与试验结果,对在轨运行和测试情况进行了简单介绍,列出了在轨测试的主要结论。

面阵CMOS图像传感器响应非均匀性校正方法研究

非均匀校正是降低CMOS图像传感器固定模式噪声的有效方法。对面阵CMOS图像传感器的光响应特性测试表明其响应是非线性的。对非线性CMOS图像传感器分别进行两点校正、分段线性校正和多项式拟合校正。利用响应非均匀性(PRNU)作为校正效果的评价指标,对每种方法在整个光响应范围内的校正效果进行整体评估,对影响每种方法校正效果的因素进行总结。最后将每种方法中的最优处理情况选择出来,从PRNU指标、校正处理后的图像、参数获取时间、校正处理时间、校正参数存储空间等几个方面进行分析比较,最终判定二阶多项式拟合校正是最佳的处理方法。

一种新型多功能BIPOD相机支撑技术设计与验证

空间相机结构频率需避开火箭振动频率的波峰,在轨成像时需隔离卫星平台的微振动。基于相机支撑结构发射段高频率、在轨段低频率的需求,设计了一种兼具锁紧隔振功能的两脚架(BIPOD)支撑结构。该结构在相机发射过程中锁紧,入轨成像阶段解锁,解锁状态具备隔离低频振动的能力。其中锁紧机构由卡箍、切割器锁紧,由弹簧驱动分离;隔振结构阻尼胶采用聚氨酯材料,该材料的振动传递率低于0.2,其弹性模量(E)通过拉力试验获得。设计并投产了BIPOD结构试验件,完成了相机的正弦振动及随机振动试验,振动试验结果表明BIPOD锁紧时一阶频率25.99Hz,超出相机发射的频率要求(25Hz);利用力锤敲击法测试了相机解锁模态,一阶频率7.03Hz,能抑制制冷机10Hz以上的低频振动。上述测试结果表明BIPOD结构设计满足项目需求。

星载斜视等距扫描成像

针对传统穿轨扫描成像方式存在的随扫描角度增大分辨率退化严重、大气程辐射差异大影响定量化应用等问题,提出了一种基于斜视等距扫描的成像方法。首先,介绍了该成像方法的原理,根据几何光学理论建立了几何成像模型。然后,基于几何成像模型,给出了大幅宽斜视等距扫描成像过程中扫描方向与垂直扫描方向空间分辨率随扫描角度的关系式,以及幅宽与扫描角度的关系式;进一步给出了该成像体制,通过卫星平台俯仰机动,实现多角度观测时分辨率、幅宽等关系式。最后,结合某预研星载相机进行了仿真分析。结果表明:分辨率退化大幅减小,在扫描角度60°时边缘分辨率退化相比穿轨扫描成像体制的9.3倍降低为2.5倍。为大幅宽成像边缘视场分辨率退化严重的问题提供了一种新的解决途径,对推动超大幅宽、高分辨率、多角度星载遥感的发展具有一定参考意义。