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。

星载激光光斑影像特征参数提取与分析

激光指向、足印大小和形状、能量等参数的精确提取是评估星载激光测高数据质量的重要指标。然而,对这些参数的研究和理解目前还不明确,为准确提取和理解这些参数,本文依托ICESat/GLAS的激光剖面阵列(LPA)影像数据,采用激光能量最大强度的1/e2弱化背景噪声影响,利用灰度加权一阶矩阵法和椭圆拟合法提取LPA影像的5个特征参数,并与ICESat/GLAS官方提供的结果比较了不同运行周期的相对误差,实验结果表明,LPA质心提取精度可达0.9″,优于0.3个像素,相对定位精度可达0.37″,优于0.11个像素,结果与GLAS官方结果相当。由于在轨温度、激光能量随着运行周期的改变,导致LPA影像特征参数呈现不同程度的变化,本文的方法能有效监测这些参数的变化。星载激光光斑影像特征提取和分析对数据处理和质量评价具有重要性,利用ICESat光斑影像数据开展试验验证,为已经成功发射的高分七号和后续的国产陆地生态系统碳监测卫星提供参考。