静止轨道海洋水色仪无缝拼接技术的研究

发布时间：2023-04-29 18:52

　　我国是一个海洋大国,海洋环境的变化对我国国防、经济、民生息息相关。我国已发射了两颗太阳同步海洋光学遥感卫星,采用太阳同步轨道卫星观测地球同一特定区域,重访周期在一天以上。但海洋的潮汐、海流、污染以及军事活动感兴趣时间等往往在一天内可发生很大变化。所以,对于这些目标的实时观测,提高海洋卫星的时间分辨率是极为重要。本课题讨论的静止轨道海洋水色仪就是针对这一目标展开的。受探测器像素规模大小和光学系统有效视场的限制,水色仪采用了二维指向镜结合面阵探测器凝视的方式加以实现,通过拼接指向镜二维扫描的子图像,扩大观测范围。当二维指向镜绕两轴转动时,会引入扫描非线性和像旋误差,如果扫描镜步进角选择不合理,将导致原本无缝扫描的区域出现地理信息遗漏。本课题围绕采用二维指向机构的静止轨道海洋水色仪如何实现无缝拼接作为中心展开研究,论文的主要内容和创新点如下:本文的创新点主要有:1.通过二维指向镜的成像原理、扫描轨迹和子图像特征的分析,给出了扫描角度变化与图像覆盖程度的关系,并得出了相对光学系统俯仰角为负,俯仰角为正时观测北半球的像旋角要小的结论。提出了两种无缝拼接的判断方法:栅格法和几何相交法,比较了两种方...

【文章页数】：143 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景和研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 海洋卫星的发展
        1.2.2 消旋算法的发展
        1.2.3 图像配准拼接的发展现状
    1.3 本文主要内容及章节安排
第2章 无缝拼接的扫描要求及漏扫判断依据
    2.1 静止轨道海洋水色仪样机介绍
        2.1.1 整机概况
        2.1.2 光机扫描系统及成像模式
    2.2 二维指向镜成像分析
        2.2.1 二维指向镜成像原理
        2.2.2 二维指向镜扫描轨迹
        2.2.3 子图像特征
    2.3 扫描角度变化与图像覆盖程度的关系
        2.3.1 中心指向角度的影响
        2.3.2 间隔角度的影响
    2.4 无缝拼接的判断方法
        2.4.1 栅格法
        2.4.2 几何相交法
        2.4.3 两种方法的比较
        2.4.4 漏扫判断结果
    2.5 无缝扫描设计
        2.5.1 无缝扫描设计的流程
        2.5.2 扫描间隔与覆盖面积比
        2.5.3 地球曲率的影响及经纬度对应
        2.5.4 计算结果
    2.6 本章小结
第3章 图像消旋及验证
    3.1 消像旋算法
        3.1.1 消旋图像的轮廓
        3.1.2 物象对应关系
        3.1.3 插值算法
    3.2 消像旋算法的验证
        3.2.1 验证方法
        3.2.2 验证结果
    3.3 本章小结
第4章 遥感图像的特征提取与配准
    4.1 边缘提取算法
        4.1.1 Hough算法
        4.1.2 LSD算法
    4.2 特征点提取算法
        4.2.1 SIFT算法
        4.2.2 SURF算法
        4.2.3 ORB算法
    4.3 图像配准
        4.3.1 SIFT、SURF算法的配准
        4.3.2 二进制算子的配准
        4.3.3 配准用到的搜索算法
        4.3.4 k-d tree算法
        4.3.5 K-means cluster聚类算法
    4.4 特征点配准结果与分析
    4.5 本章小结
第5章 遥感图像的无缝拼接
    5.1 获取单应性矩阵
    5.2 图像缝合
        5.2.1 平均值融合
        5.2.2 加权平均融合
    5.3 拼接结果与分析
    5.4 消旋前后的拼接结果
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3805547