基于足印影像的扁平足检测方法研究

目的:扁平足是足部的一种多发病。为实现快速、方便的检测,对基于足印影像的计算机自动检测的方法进行研究。方法:足印影像诊断研究利用常规扁平足检测方法进行设计,采用彩色数字图像模式识别方法,针对彩色为24位,大小为640×480的图像进行识别研究,利用数字图像识别技术实现图像足印影像的预处理、关键点的提取和扁平足识别三个连续的过程。结果:扁平足自动检测技术识别效果可靠,具有很好的实用性。结论:采用数字图像处理方法,针对足印影像进行采集和检测,提出的一种基于足印影像的扁平足检测方法切实可行,具有较好的识别效果。

高分七号卫星足印影像激光光斑质心提取方法

足印影像激光光斑质心提取是精确获取激光指向位置的基础,对于提升高分七号卫星激光测高数据精度具有重要意义。设计一种基于最小二乘椭圆拟合的激光光斑提取方法,并根据反馈结果利用累计矩阵对序列影像进行粗差剔除,实现了高分七号足印影像激光光斑提取。通过仿真数据和高分七号真实足印影像进行实验,验证了该方法具有较好准确性和稳定性。未来我国在星载激光测高领域将拥有更广阔的前景,所研究的相关成果可以为后续国产激光测高技术研究提供参考。

卫星线阵影像姿态拟合误差重投影与局部重构

在卫星载荷严格成像模型的基础上,设计了一种线阵影像重构面阵影像方法,分析了姿态拟合误差对面阵影像重构的影响,实现了一种基于姿态拟合误差重投影的线阵影像优化重构方法。该方法以姿态拟合中误差为约束区间,对线阵影像进行多重局部重构,并通过重构影像与原始面阵影像的特征匹配,构建同名像点坐标偏移曲面,通过曲面拟合与极值分析,获取最佳重构姿态和最优重构影像。利用天绘一号卫星实验场数据进行了实验,实现了线阵影像的局部最优重构,验证了重构影像在线阵影像定位精度提升方面的性能。

星载激光光斑影像质心自动提取方法

激光光斑影像的质心提取是卫星激光测高数据处理中的重要环节,对于获得精确的激光指向角有重要的意义。本文总结了灰度重心法、高斯拟合法以及椭圆拟合法3种常用的质心提取方法,在比较其优缺点之后结合高斯曲面拟合法和椭圆拟合法,提出了一种基于高斯阈值的椭圆拟合方法,针对仿真数据进行试验,有较好的精度结果。采用GLAS(geoscience laser altimeter system)的实际激光光斑影像LPA(laser profile array)数据进行试验,发现LPA光斑质心位置变化周期约为1.5h,幅度最大可达2~3个像素,对应激光指向角变化约9″,说明在轨监视激光质心位置变化对于提高激光指向角测量精度非常必要。相关结论可为后续国产卫星激光测高仪足印影像处理提供参考。

高分七号卫星激光测高仪光斑质心位置变化分析

高分七号卫星搭载了我国首个具备全波形记录能力的对地观测激光测高仪,可以大范围地获取高精度三维坐标,其定位精度高度依赖于激光指向角的测量精度。针对数据特点,提出了一种阈值约束的椭圆拟合光斑质心提取算法,并建立了长周期指向角稳定性监测与分析系统。首先,用阈值法确定激光光斑轮廓的边缘;其次,通过腐蚀操作消除孔隙、噪声的影响;然后,通过椭圆拟合进一步约束激光光斑的形状,保留光斑的特征参数;最后,通过灰度重心法提取质心坐标。实验结果表明:光斑的质心位置在1.4 pixel内变化,对应的指向角度每月在0.434″内变化,较为稳定。文中相关算法、结论对我国后续激光测高卫星研制、指向稳度监测具有一定的借鉴意义。

高分七号卫星多源遥感数据精度优化与评估

高分七号卫星是国内首个亚米级双线阵立体成像卫星,同时配有两套激光测高仪和激光足印相机,可同期获取多源遥感数据。文中采用高分七号卫星获取的多源遥感数据进行平面和高程精度优化,利用激光测高数据对立体影像密集匹配的DSM进行偏度、中值、线性和二阶多项式模型和高程优化评估,利用足印影像对DOM进行一阶仿射变换方法和平面优化评估,并利用外业控制点对无控平面高程、激光高程优化、足印-激光平面高程优化、外业-激光平面高程优化等不同优化模型的结果进行精度评估。实验结果表明,利用激光测高数据可明显优化DSM高程精度,无控DSM高程误差平均值为-4.268 m,中误差为4.518 m,经过中值模型优化后的DSM高程误差平均值提升为-0.272 m,中误差提升为1.508 m,经过线性模型优化后的DSM高程误差平均值提升为-0.320 m,中误差提升为1.351 m;利用足印影像可改善DOM的平面精度,平面误差平均值从13.606 m提升到5.341 m,中误差从13.626 m提升到5.495 m。

高分七号星载激光测高仪在轨几何检校与精度评估

高分七号卫星(GaoFen-7, GF-7)搭载了我国首台正式用于对地观测的星载激光测高仪,其测高精度备受国内外关注。文中系统性介绍了基于地形匹配、单片足印影像以及地面探测器阵列的3种检校方法,并利用同一地区GF-7星载激光数据,分别进行不同检校试验与验证,对比和分析3种不同检校试验后GF-7星载激光测高仪的高程测量精度。结果表明,基于地面探测器阵列的检校方法精度最高。以高精度机载LiDAR点云作为地面验证数据,GF-7星载激光测高仪经检校后波束1精度达到0.177 m,波束2为0.157 m;受限于检校所用的参考数据精度不足,其他2种检校方法精度相对较低,测高精度达到0.8 m。

卫星激光测高数据质量评价体系探讨

卫星激光测高是近几年国内快速发展的新型对地观测技术,除能获取全球高精度控制点外,还能应用于极地冰盖高程测量、植被高度测量、云高检测等方面,但就卫星激光测高数据质量评价而言,国内还没有建立统一的数据质量评价体系。在对ICESat卫星GLAS激光测高数据质量评价方法研究的基础上,针对国产卫星激光测高载荷的特点,结合《机载激光雷达点云数据质量评价指标及计算方法》等行业规范,提出卫星激光测高数据质量评价体系,对进一步提高卫星激光测高数据的规范性,促进未来卫星激光测高数据的业务化应用具有重要意义。

高分七号卫星立体影像与激光测高数据联合区域网平差

提高稀少甚至无地面控制点的区域网平差精度,是实现境外和外业测控困难区域高精度测图的核心问题之一,也是主要的技术难点。为了充分利用高分七号激光测高数据与立体影像同步获取、相对精度较高、高程精度极高的特点,充分发挥足印影像作用,提出了一种激光测高数据辅助的高分七号卫星立体影像区域网平差方法。通过足印影像实现了激光高程控制点在立体影像上的自动量测,利用其极高的高程精度对区域网立体影像进行高程控制,经过联合区域网平差实现区域网影像高程精度提升。通过覆盖不同地形类型的山东测区激光测高数据与立体影像联合平差实验表明,仅使用激光测高数据作为高程控制,实验区高程中误差可由原始7.97 m提高到0.79 m,高程最大误差优于1.5 m,高程精度改善明显。

“句芒号”激光光斑质心提取方法与稳定性分析

根据句芒号足印影像特点,提出一种针对复杂背景噪声的激光光斑质心提取方法:基于灰度转换模型去除地物背景,结合距离约束、高斯滤波和大津阈值分割去除影像噪声,并利用灰度重心法计算质心坐标。使用所提方法对多种地物类型仿真光斑和实测光斑进行质心提取,结果表明:所提方法的质心提取均方根误差约为0.074 pixel,最大误差约为0.482 pixel,对句芒号光斑影像的适应性较好。对句芒号足印影像光斑开展了稳定性分析,结果表明,所有激光波束的光斑质心坐标的标准差小于0.34 pixel,激光器与光轴监视相机的相对几何关系较为稳定。所提方法可用于激光光斑质心提取及稳定性监测,对句芒号激光数据处理和应用有一定参考价值。