静轨凝视多光谱影像海面运动目标检测

发布时间：2020-09-27 17:38

　　我国海岸线绵长,海洋国土面积辽阔,国家对海洋资源的充分利用日益重视。随着海上丝绸之路的战略实施,国家对全天时、全天候、近实时的海洋监测需求越来越迫切。而我国的高分辨率同步轨道遥感仍处于起步阶段,对目前唯一在轨的静轨凝视高分辨率卫星——高分四号的应用研究尚未充分开展。因此,本文在深入学习研究了高分四号卫星的成像机理和特点的基础上,对静轨凝视多光谱影像进行海面运动目标检测进行了系统研究,为这类卫星在海洋监测领域的具体应用提供一定参考。具体内容如下:首先,本文针对一般基于视觉注意机制的前景检测算法无法充分凸显研究对象的问题,研究了一系列能够凸显影像中海面运动目标或抑制主要干扰物的特征描述,并使用局部显著度凸显方法对部分特征进行了处理,最后使用特征融合的方法生成综合特征显著图,从而实现对海面运动目标疑似区域的快速提取。其次,在疑似目标区域的基础上,为精确识别出真实目标,本文针对传统方法虚警量大、漏检率高、计算复杂等缺点,提出了基于迁移学习的卷积神经网络目标识别方法,通过自定义特征通道对网络进行训练,实现网络对目标对象的精确识别。进一步的,使用识别模型对疑似区域进行识别,实现了无监督的疑似区域快速提取算法与有监督的目标精确识别算法的级联,共同构成级联式海面运动目标检测算法,能够实现对高分四号遥感影像中海面运动目标的快速定位。最后,根据高分四号卫星的分时成像机理,综合运动目标在单景影像不同通道中的位移信息与波段间成像间隔信息,设计并实现了基于单景影像的被检目标运动状态估计方法,成功估测出目标的航速和航向。通过建立影像与地面实测数据源的配准关系,将实验结果与地面实测数据进行对比,分析估计方法的可靠性和局限性。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP751
【部分图文】：

影像,渤海湾,影像,卫星

3图 1- 1 高分四号卫星渤海湾影像（显示优化）.2 国外研究现状与发展趋势本文主要研究静止轨道凝视成像卫星高分四号在海面运动目标检测方面的应此在开展深入研究之前，首先全面调研了国内外静止轨道卫星的发展情况，并对静止轨道卫星进行目标检测的方法进行了整理和总结。.2.1 高分辨率静止轨道卫星光学遥感技术目前，世界主流的静止轨道卫星的空间分辨率一般可以达到 200 米，但是距足对地遥感观测应用需求[3]仍然存在一定的差距。随着遥感技术的不断进步，研

卫星相机,组成框图

高分四号卫星的光学成像系统为折反射系统，由于使用一个镜头无法对多光谱影像同时成像，又由于搭载相机不具备选择性成像能力，因此，为了能够对不同波段在单景影像中进行成像，该卫星配备了一个具有五个滤光片的旋转滤光轮（见图 1-2和图 1-3），通过滤光轮的快速轮换，实现对各谱段进行分时成像[21]。由于采用滤光片切换技术，GF4 在多光谱谱段间成像有一定的时间（数秒）延迟，这种谱段间成像时间上的不同步，使得 GF4 卫星图像与其他光学卫星图像有所不同。对于地面静止目标而言这一区别没有明显区别，但是对于运动目标来说，由于不同波段间存在成像时延，目标的运动会造成其在不同通道间存在位移。这就为这类静轨凝视卫星影像中运动目标的检测提供了可能性。相机结构与相机温度相机管理卫星数管

示意图,视觉注意,自底向上,机制

华中科技大学硕士学位论文标自身的特性，更重要的是其与周围像元或背景的差异性。一般而言，与周边的差异性较大的更容易吸引人的注意，亦更有可能是特定的目标-1 中，在图（a）中，人们会首先注意到中间的竖线条，这是由于其在背景构成的显著差异，而在图（b）中，人们会首先注意到红色的圆形在颜色特征图上的稀有性和与背景的差异性

【参考文献】