所屬欄目:智能科學技術論文 發布日期:2017-01-23 14:00 熱度:
航天事業的發展使得我國國產數據源影像技術也得到空前絕后的發展,取得了令人矚目的成績,并且在其他領域也得到廣泛應用。本文主要對國產衛星影像處理方法進行探討。
《載人航天》(雙月刊)創刊于2002年,是由中國載人航天工程辦公室主管、主辦,為綜合性學術期刊。融技術、理論與工程實踐于一體,宣傳黨和國家關于載人航天工程發展的方針政策,介紹國際載人航天工程與技術研究的進展和動態,報道交流我國載人航天及相關領域的建設成就、學術與技術成果、組織管理等方面情況與經驗,推動我國載人航天事業持續發展。
隨著航天遙感技術的快速發展,越來越多的新型衛星傳感器不斷發射成功;對于新型的國產數據源來說,影像處理技術還不夠成熟。本文通過介紹TH1、ZY1-02C和ZY3三種新型衛星傳感器的參數特征,結合已有技術手段,基于大量實驗結果分析總結出一套針對新型國產數據源影像的處理方法,并在實際項目生產中取得了較好的效果。
隨著航天遙感技術的發展以及科學技術的進步,大量的新型衛星傳感器不斷的發射成功,獲取的遙感影像數據源也越來越多[1]。近些年來,國產遙感技術的發展也日益成熟,成功發射了多個不同的新型衛星傳感器,為我國遙感影像的獲取提供了強有力的支持,并越來越多的廣泛應用于實際項目生產中。
目前,國產新型的數據源影像主要包括TH1(天繪一號)、ZY1-02C(資源一號02C)和ZY3(資源三號)。三種數據源影像對應的衛星傳感器均同時提供了全色和多光譜影像數據,需要對其進行影像融合以得到高分辨率的彩色影像。由于國產新型數據源的處理技術還不夠成熟,因而沒有較為完善的方法對其進行處理;本文結合已有的技術經驗,并進行多次實驗分析,總結出一些適用于項目生產的影像處理方法,對新型國產數據源影像的處理提供技術性參考。
1 新型國產衛星傳感器介紹
1.1 TH1(天繪一號)
“天繪一號”衛星是我國第一顆傳輸型立體測繪衛星[2],于2010年8月24日發射成功,攜帶2m分辨率全色相機、5m分辨率三線陣相機、10m分辨率4波段多光譜相機,一次攝影可以同時獲取同一地區60公里幅寬的高分辨率影像、三線陣影像、多光譜影像,其中CCD三線陣相機地面像元分辨率5m,光譜范圍0.51μm~0.69μm,相機交會角 25;多光譜相機4個波段的波譜范圍分別為 0.43μm~0.52μm, 0.52μm~0.61μm, 0.61μm~0.69μm, 0.76μm~0.90μm。太陽同步近圓軌道,軌道高度 500公里。“天繪一號”衛星影像與 IKONOS、WorldView 等遙感衛星數據一樣,提供了有理函數模型所使用的 RPC 參數作為其攝影測量處理的基礎。天繪一號已經為國土測繪、水利電力、交通運輸、城市規劃、土地利用、資源普查、災害監測等部門的90余家用戶提供了2萬余景、面積達7千萬平方公里的各級各類遙感影像數據,廣泛應用于土地、農業、林業、礦產和環境[3]。
1.2 ZY1-02C(資源一號02C)
“資源一號02C”衛星是一顆填補國內高分辨遙感數據空白的衛星,由中國航天科技集團公司所屬中國空間技術研究院負責研制生產,于2011年12月22日發射成功,衛星重約2100公斤,設計壽命3年,搭載兩臺HR相機,空間分辨率為2.36m,兩臺拼接的幅寬達到54km;搭載的全色及多光譜相機分辨率分別為5m和10m,幅寬為60km;衛星觀測數據可用于1:2.5萬和1:5萬比例尺土地資源、礦產資源、地質環境調查,以及國土資源、地質災害應急監測等主體業務,可廣泛應用于國土資源調查與監測、防災減災、農林水利、生態環境、國家重大資源、農業估產、水利監測、林業調查、海岸帶及災害監測、地震災情監測等應用領域。
1.3 ZY3(資源三號)
“資源三號”衛星是中國第一顆自主的民用高分辨率光學傳輸立體測繪衛星,于2012年1月9日在太原衛星發射中心由“長征四號乙”運載火箭成功發射[4]。衛星設計工作壽命為4年,可對地球南北緯84度以內地區實現無縫影像覆蓋,回歸周期為59天,重訪周期為5天。衛星采用經適應性改進的資源二號衛星平臺,配置四臺相機:搭載的前、后視相機分辨率為3.46m,幅寬為52.3km,正視相機分辨率為2.08m,幅寬為51.1km;搭載的多光譜相機分辨率為5.78m,幅寬為51km[5]。資源三號衛星數據將滿足用戶對高分辨率衛星遙感數據資料的迫切需求,能夠在國土資源調查與管理、測繪、農業水利、生態環境、城市規劃與建設、交通、災害、國家重大工程等領域為廣大用戶提供服務。
2 新型國產衛星影像處理方法
2.1 TH1數據的處理
TH1作為國產新型數據源影像,其處理技術不如常見的國外數據成熟,但由于數據提供商對其數據處理進行了較多的實驗分析,已基本能夠提供完整的影像處理方案。本文針對實際項目生產中的分析總結,在此探討一種新的數據處理方法,詳細過程為:①多光譜影像基于全色影像進行配準,并滿足精度要求,將配準后的多光譜影像按照(B1,B2*0.6+B4*0.4,B3)的波段加權方式進行新的波段組合;②由于原始全色影像與多光譜影像覆蓋的空間范圍不完全一致(全色影像范圍大于多光譜影像范圍),需要將原始全色影像與波段組合后的多光譜影像利用同一AOI進行裁切;③將裁切后影像一起加載至Photoshop軟件中進行圖層疊加,保持原有配準精度,選擇“顏色”融合方法合并圖層,得到融合后的TH1數據,進而用于其他生產環節。
2.2 ZY1-02C數據的處理
ZY1-02C由于其衛星傳感器自身的特性,獲取的原始影像沒有藍波段,因而處理過程中存在較多的細節問題難以解決。本文對ZY1-02C影像進行多次實驗研究后,對比分析各種實驗效果,總結出以下處理方法:①多光譜影像基于全色影像進行配準,并滿足精度要求,將配準后的多光譜影像加載至ArcGIS軟件中,波段組合方式調整為:3,2,1,輸出為TIF格式,然后將輸出的TIF數據再次加載至ArcGIS軟件中,波段組合方式調整為:2,1,3,再次輸出為TIF格式;②由于ZY1-02C數據其全色影像與多光譜影像覆蓋的空間范圍不完全一致(多光譜影像范圍大于全色影像范圍),需要將原始全色影像與波段組合后的多光譜影像利用同一AOI進行裁切;③將裁切后影像一起加載至Photoshop軟件中進行圖層疊加,保持原有配準精度,選擇“顏色”融合方法合并圖層,得到融合后的ZY1-02C數據,進而用于其他生產環節。
2.3 ZY3影像的處理
ZY3雖然是最新的國產數據源影像,但數據提供商已提供了較為完整的數據處理方案;針對實際項目生產的應用效果,經過一定的實驗分析,本文探討出一種與TH1數據類似的處理方法:①多光譜影像基于全色影像進行配準,并滿足精度要求,將配準后的多光譜影像按照(B3,B2*5/6+B4*1/6,B1)的波段加權方式進行新的波段組合;②由于原始全色影像與多光譜影像覆蓋的空間范圍不完全一致(影像上下邊界處有所偏差),需要將原始全色影像與波段組合后的多光譜影像利用同一AOI進行裁切;③將裁切后影像一起加載至Photoshop軟件中進行圖層疊加,保持原有配準精度,選擇“顏色”融合方法合并圖層,得到融合后的ZY3數據,進而用于其他生產環節。
3 結語
對幾種新型國產衛星傳感器進行介紹,了解其參數特性和應用情況。由于國產數據源影像處理技術不夠成熟,沒有較為完善的方法進行數據處理和應用;本文結合已有的技術經驗,借助大量的實驗結果進行對比分析,總結出各新型數據源影像相應的處理方法;這些方法是基于實際項目生產中總結積累而來的,并在項目實施中取得了一定的成效,可以為新型國產數據源影像的處理提供一定的技術性參考。在今后的項目生產中,可以結合新的技術手段對這些方法進行改進和優化,以不斷完善新型國產數據源影像的處理技術,更好的服務于現代化建設的各個行業。
參考文獻:
[1]李德仁.攝影測量與遙感的現狀及發展趨勢[J].武漢測繪科技大學學報,2000,25(1):1-5.
[2]中國酒泉衛星發射中心:成功發射“天繪一號”衛星.科學網.2010-08-25.
[3]走進我國首顆傳輸型立體測繪衛星天繪一號.新華網.
[4]資源三號介紹.中國衛星資源應用中心.2012-07-25.
[5]資源三號簡介.資源三號衛星數據服務網.
文章標題:國產數據源影像處理方法探
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