金沙江观音岩库区植被覆盖度时空差异影响机制分析

金沙江中下游干热河谷地区炎热少雨、水土流失严重、生态环境脆弱,大型水电站建设运行会带来各种影响,探究干热河谷内水电站周边植被覆盖度时空变化特征以及影响机制有重要意义。以观音岩库区为例,以2000-2022年Landsat系列遥感影像数据为基础,基于像元二分模型利用归一化植被指数反演植被覆盖度,构建植被覆盖度变化指数探究植被覆盖度时空演变特征,选取地表温度、降水量、高程、坡度、坡向、距河流距离6个地理影响因子,运用普通最小二乘法、地理加权回归分析,探究水电站建设周边地区的植被覆盖度影响机制。结果表明,1)研究区植被覆盖度空间分布存在规律性,具有明显的干热河谷特征,河谷沿岸植被覆盖度较低,随着与河流距离的增加,植被覆盖度呈正向升高的态势。2)水电站建设前后对植被覆盖度的影响具体表现为建站中的负面效应和建站后的增益效应,水电站建设过程中,周边植被遭到破坏,植被覆盖度轻度降低及显著降低面积占比达11.6%;建设完成后,植被覆盖度轻度升高及显著升高面积占比达41.2%。3)不同地理影响因子与植被覆盖度的相关性存在差异,地表温度整体呈现强负相关性,坡度整体呈现正相关性,降水量整体呈现较强相关性,高程、坡向、距河流距离整体呈现弱相关性,在32.6-36.8℃的地表温度下、775-796mm的降水量下、低于1448m的高程下、距河流距离为1000m以内的缓坡、阳坡内,水电站建设对于植被覆盖度的正面影响最大,植被恢复情况最好。该研究可以为干热河谷地区水电站建设及其生态屏障修复提供有益的决策参考。

Algorithms for Masking Pixel Defects at Low Exposure Conditions for CMOS Image Sensors

This paper introduces certain innovative algorithms to mask for pixel defects seen in image sensors. Pixel defectivity rates scale with pixel architecture and process nodes. Smaller pixel and process nodes introduce more defects in manufacturing. Brief introduction to causes for pixel defectivity at lower pixel nodes is explained. Later in the paper, popular defect correction schemes used in image processing applications are discussed. A new approach for defect correction is presented and evaluated using images captured from an 8M Bayer image sensor. Experimentation for threshold evaluation is done and presented with practical results for better optimization of proposed algorithms. Experimental data shows that proposed defect corrections preserves a lot of edge details and corrects for bright and hot pixels/clusters, which are evaluated using histogram analysis.

基于遥感监测的天山新疆段草地退化时空特征及其与气候因子的关系

以植被覆盖度作为草地退化的遥感监测指标,基于2001-2020年天山新疆段MODIS NDVI和气象遥感资料,采用像元二分模型、草地退化指数、冷/热点分析、变异系数和相关性分析等方法,分析草地退化时空特征及其与气候因子的关系,结果表明:1)2001-2020年平均草地退化面积占总面积的34.04%,草地退化指数为1.67,处于轻度退化水平。2)空间上,轻度退化草地空间分异特征明显,主要集中分布在天山西部和中段山区,中度退化和重度退化草地面积较小且不集中,95%以上的区域草地植被覆盖度变异系数小于0.2,总体上覆盖度的年际波动小,变化相对稳定。3)2001-2020年草地植被覆盖度受气候因子驱动的区域占总面积的44.23%,主要分布在天山西部和东部,受非气候因子驱动的区域占总面积的55.77%,在山区和南北两侧地势较平缓的区域均有分布,说明非气候因子在天山新疆段草地的变化中起到主导作用。该研究结论可为当地草地资源保护与利用提供科学依据。

双原生感光度技术下的数字电影视觉效果研究

随着近年来CMOS影像传感器制造工艺的不断进步,双原生感光度的概念逐渐浮出水面。搭载这项技术的电影摄影机可提供一高一低两档感光度等级,供用户根据拍摄需要选择,以便灵活应对不同的使用环境。双原生感光度技术有很强的噪点控制能力,可以根据用光环境的不同灵活地选择不同的基准感光度,也可以在低照度下拍摄大景深镜头或慢动作镜头的时候切换使用,不仅可以很好地提升画面质量,也可以实现拍摄效率的大幅度提升,用更少的光线、更高的效率创造出更动人的色彩。基于此,详细介绍双原生感光度技术的特点、优势、发展趋势,以及其对拍摄手法带来的变革。

基于天基光学探测图像初析南大西洋异常区影响

文章针对目前在轨运行的高灵敏度探测类可见光遥感器经过南大西洋异常区(south Atlantic Anomaly,SAA)时出现的探测能力降低、目标无法识别等现象,通过卫星在轨获取的SAA天基探测图像研究图像中出现的异常现象机理;提出了基于CCD探测器固有暗像元区的图像特征变化开展SAA影响评估的方法,根据在轨图像暗像元区的均值和标准差、图像区的热像素及活像元等特征参数的统计分析,判断经过SAA过程中连续获取的图像中出现显著影响时的拐点,通过曲线拟合估算出该轨道高度的SAA空间分布特征和边界,依此进一步提出利用在轨天基探测图像给出测量影响该轨道高度卫星SAA区域边界的简单方法;最后,基于SAA对天基探测器件的影响分析结果和认识,给出了高灵敏度探测类卫星避免或消除SAA影响的改进措施和建议。文章采用的数据分析和评估方法为提升SAA对天基探测影响的认识,以及下一步有效开展空间碎片探测工作提供参考。

基于固定图形噪声统计特性异常的盲元检测方法

针对盲元对于红外辐射的响应具有很强非线性的特点,在对焦平面采用线性非均匀性校正之前,必须采取有效的盲元检测方法对盲元予以剔除或补偿等问题,提出了以三维噪声固定图形噪声分量作为红外焦平面盲元检测的数据源.盲元的表现形式分为死元与过热像元.针对死元,将其数量限制作为先验知识,并结合其在数据直方图中的低概率密度特性,确定双端分割阈值进行检测.针对过热像元,将其作为正态分布噪声中的统计异常像素点,利用死元剔除后图像数据的直方图偏度阈值自适应确定统计距离门限,并进行检测.实测试验验证了方法的有效性.

数码相机CCD噪点的检测

CCD的噪点是影响数码相机成像质量的关键因素之一。本文讨论了CCD噪点形成的原因,提出了针对不同特性的噪点进行软件检测的两种方法,并对实验检测结果进行了分析。

遥感影像中薄云的去除方法研究

薄云去除是遥感图像处理中一个常见的问题。目前,针对遥感影像薄云去除问题国内外学者提出了不少方法,本文在分析薄云去除难点的基础上介绍了几种薄云去除方法的原理并讨论了每种方法的适用范围。

漆画图像细节纹理自适应滤噪技术仿真

探究一种图像细节纹理自适应滤噪的有效方法,可以降低漆画图像失真度,降低噪声信号,去除噪声,增强漆画图像的清晰度,具备一定的使用价值。针对当前方法在对漆画纹理图像进行滤噪时,由于噪声信号强度较高导致图像出现信息丢失率较高,失真度较高,呈现的图像效果较差等问题,提出一种基于多尺度分解的细节纹理图像自适应滤噪方法。上述方法是通过自适应中值滤波器原理对漆画图像纹理细节中的噪声进行两次检测,并对窗口噪音大小进行阈值计算,得到漆画细节纹理图像的噪点;利用多尺度分解方法对漆画细节纹理图像噪点进行多尺度连续分解,通过对小尺度上的细节纹理进行去噪,得到滤噪后的漆画细节纹理图像。仿真结果证明,所提方法可以提高峰值信噪比、减小标准误差、抑制噪音信号强度,增强滤噪效果。

基于热像素的CCD电荷转移效率在轨测试方法

提出并建立了基于热像素的电荷耦合器件电荷转移效率在轨测试方法,通过对在轨暗场测试采集到的任一幅图进行计算,统计热像素个数,计算出基于单个热像素的CCD单次电荷转移效率,最后计算求出N个电荷转移效率的均值。研究结果表明:CCD未经辐照时的电荷转移效率为0.999 999,在轨受空间辐射后,电荷转移效率降低到0.999 958。

CMOS图像传感器在质子辐照下热像素的产生和变化规律

应用于空间的图像传感器在辐射影响下产生的热像素严重影响空间光电探测性能,本文通过质子辐照试验研究了热像素的产生和变化规律。首先,使用3MeV和10MeV两种能量的质子对图像传感器进行辐照,分析不同能量、不同注量的质子辐照产生热像素的性质;其次,再对辐照后的器件进行退火试验,分析热像素的退火规律。对于相同注量辐照,3MeV质子辐照下热像素产生率大约是10MeV质子辐照下的2.3倍,但是10MeV质子辐照产生热像素的灰度值高于3MeV质子;辐照过程中热像素的数量都是随着注量的增加线性增加。退火过程中,热像素数量都不断减少,而3MeV质子辐照产生的热像素相比于10MeV质子,退火更为显著。结果表明,质子辐照下每个质子与器件之间的作用过程及产生缺陷的机制是相对独立的,不同质子的作用过程之间没有相关性。不同能量的质子辐照产生缺陷的类型不同,导致热像素具有不同特性。

SAA区对CCD相机探测性能的影响

我国于2013年7月发射的天基空间碎片探测技术科学试验卫星,其在经过南大西洋异常区(SAA)时,所获取的图像数据出现异常。本文对星上CCD相机分别在非SAA区和SAA区时所拍摄图像的噪声,特别是其中的活像素点噪声和热像素点噪声的变化情况进行了统计分析,并对CCD相机的探测性能受SAA影响程度进行了评估。结果表明,在SAA区所拍摄的图像噪声值较非SAA区增加了5个电子,噪声中包含大量的活像素点和热像素点噪声,由于热像素点的长期存在性,对CCD相机的探测性能产生永久性的损伤。

热态重轨图像光照不均校正方法

为抑制重轨弧面强反射场引起的局部亮度过大,同时保留足够多的原始图像信息.研究了线像素灰度处理方法,计算列像素均值,去均值化处理实现纵向光照不均校正;选取上边缘的n个离散点,三次B样条边缘拟合,y方向像素对齐实现边缘矫直,然后对每一行的像素进行叠加,将灰度均值作为基准,根据每一行像素灰度和基准的比值进行线性拉伸,实现横向光照不均校正.引入信息熵、均方误差、峰值信噪比、通用图像质量指数量化比较不同方法的处理效果.对比实验表明,文中方法得到的图像总体灰度值分布最均匀,图像质量评价参数最高.该方法校正了图像亮度的不均匀性,同时能保留足够多的原始图像信息.

质子辐射导致CCD热像素产生的机制研究

空间高能质子作用于电荷耦合器件(CCD)产生的热像素是空间成像系统性能退化的主要原因之一。为深入认识质子辐射导致CCD产生热像素的规律和机制,对行间转移CCD进行了不同能量(3,10,23MeV)的质子辐射试验,研究了辐射导致CCD暗信号的退化和热像素产生的规律。试验结果表明,在较低辐射注量1E9p/cm^2下,CCD的暗信号退化很小,但热像素急剧增加。质子辐射能量越大,产生的热像素数量越多。结合粒子输运计算与理论分析表明,热像素产生原因是质子与半导体材料中的原子非弹性碰撞而形成的团簇缺陷。

基于注意力的热点块和显著像素卷积神经网络的人脸防伪方法

人脸防伪用于验证被测试者是否为真实活体,是计算机视觉领域的一个研究热点。攻击手段的多样性以及人脸识别主要在嵌入式、移动式等不具备高计算能力的设备上应用,使得快速有效的人脸防伪计算成为具有挑战性的任务。针对该问题,文中提出了一种基于注意力的热点块和显著像素卷积神经网络的方法。其中,热点块机制以对5个热点块的判别来取代对整张人脸的判别,显著降低了计算量,迫使网络模型集中关注更具有鉴别信息的热点块,提高了网络模型的准确率;显著像素方法对输入的人脸图像进行显著像素预测,通过判断显著预测图是否符合人脸的深度特性来鉴别活体与攻击。该方法将热点块与显著像素的结果进行融合,充分发挥了局部特征和全局特征的作用,进一步提升了人脸防伪的效果。与现有方法相比,所提方法在CASIA-MFSD、Replay-Attack以及SiW数据集上都达到了很好的效果。

高能质子辐照导致电荷耦合器件性能退化研究

针对空间环境中高能质子辐射导致电荷耦合器件(CCD)性能退化评估问题,开展能量高于60 MeV的质子辐照试验,考察了CCD的重要性能参数暗电流和电荷转移效率受质子辐照的退化情况及质子辐照后CCD的热像素产生情况。研究表明:高能质子辐照导致CCD性能退化的敏感参数包括暗电流、电荷转移效率和热像素;对于60 MeV和100 MeV的质子能量,当辐照注量达到5×10^(10) cm^(-2)时,暗电流和电荷转移效率出现了一定的退化,更加显著的退化表现在热像素的产生。分析发现,60 MeV和100 MeV质子辐照导致暗电流和电荷转移效率的退化可通过NIEL进行等效,而热像素产生则不能等效。因此,在进行高能质子辐照导致CCD性能退化评估时,需重点考察热像素产生情况,且应针对实际应用的辐射环境,使用合适的质子能量进行更具针对性的辐照试验。

空间碎片探测卫星成像CCD的在轨辐射效应分析

电荷耦合器件(CCD)是卫星应用的主流成像器件,其受空间辐射环境影响易产生辐射效应,导致卫星成像性能退化,因此CCD的在轨辐射效应分析对卫星在轨风险评估、在轨维护具有重要意义。针对空间碎片探测试验卫星成像CCD在轨出现的辐射效应,通过在轨图像数据计算,对辐射作用于CCD导致的瞬时效应、热像素、电离总剂量效应和位移损伤进行了估算。分析认为瞬时效应主要源于南大西洋异常区内高能质子入射器件导致的瞬间电离作用;热像素源于质子辐射导致的单个像素位移损伤,且数量随着在轨时间的累积不断增加,与瞬时效应无明显的相关性;在轨初期累积的电离总剂量效应和位移损伤并不突出;热像素是影响探测器光电探测性能的主要问题,在较低粒子注量时就比较显著。上述工作为卫星在轨风险评估与运行管理收集了数据依据,并初步形成了针对在轨运行光电探测载荷辐射效应分析方法,可为天基目标探测卫星成像器件的在轨辐射效应分析、抗辐射设计提供参考。

福州市地表温度热点及时空变化分析

中国作为世界第一大发展中国家,近年来城镇化发展迅速,大量自然地表转化为人工地表,从而引起了一系列环境问题,其中以城市热岛问题最为显著。因此如何缓解因城市化进程的加快引起的城市热岛效应已成为热门研究方向。为精确分析城市空间格局对热集聚的影响,本研究利用2000年5月4日的Landsat ETM+和2016年7月27日获取的Landsat OLI两期遥感影像,获取福州市的土地覆盖信息并进行精度验证。在地表温度(Land Surface Temperature,LST)反演基础上通过热点分析(Getis-Ord Gi*),并结合不透水面(Impervious Surface Area,ISA)信息来研究城市化进程中福州市16年来LST的变化特性,空间集聚特性及其产生的尺度效应。热点分析结果显示:①通过分析福州市内各地和热点中心的距离与LST的关系可较好地反映空间热聚集。2000年在距热点中心0.97、1.03、0.95 km范围内热聚集明显;2016年则增长到分别在距热点中心半径1.89、2.01、2.10、2.05、2.13 km范围内热集聚显著且热点区数量也从3个增加至5个。热集聚区(热点区和较热区)总面积在此期间从15.7%增至47.3%;②由于热点图中的热点区和冷点区的形成不单取决于LST的高低,因此热点分析与空间自相关分析方法相比,能更直观地分析土地覆盖变化对LST的影响,了解城市内部热强度变化的细节。本研究采用的热点分析方法可用于城市环境保护与规划,将来还可作为城市土地规划与热环境影响的分析依据。同时可利用热点分析图模拟城市微气候,估算城市绿地降温程度等。此外,未来还可基于此进一步探讨更多时相以及不同城市的对比分析,特别是对不同城市类型如带状城市,多中心城市及中心城市等的研究。