面阵摆扫航空相机数据预处理关键技术研究

发布时间：2021-03-23 21:27

　　无人机遥感是一种新兴的监测技术,由于其成本低、高效方便、能在云层下低空飞行的优点,无人机遥感已经广泛应用于各个领域。无人机成像系统中,与线阵载荷相比,面阵载荷获取的图像具有相对稳定的内部几何关系,而面阵摆扫型成像方式更因其具有总视场角大、观测范围宽、瞬间凝视成像等优点,在航空军事侦察、应急救灾和倾斜摄影测量等领域具有其独有的优势,成为当前国内外较为关注的一类新型遥感载荷,现阶段针对此类数据预处理关键问题研究相对较少,对这种成像方式获得的数据带来的应用问题研究不够深入,针对该类型成像系统蓬勃发展的趋势,开展面阵摆扫式航空影像的预处理关键技术研究极具应用潜力和实用价值。论文以面阵摆扫航空影像数据为研究对象,对面阵摆扫航空影像预处理中遇到的问题进行深化研究,希望通过本文的研究可以为面阵摆扫航空影像数据的几何校正、拼接到应用整个过程提供一定的参考。本文的主要研究内容和创新点如下:（1）提出一种基于虚拟相机的快速几何校正方法。面阵摆扫航空单幅影像中空间分辨率不同,如果不进行几何校正,直接拼接后的结果影像分辨率会呈山脊形状,并且海量的图像校正非常耗时。通过实验发现地球曲率对无人机影像校正结果影响非... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所)上海市

【文章页数】：122 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

航空面阵摆扫成像系统示意图

面阵摆扫航空相机数据预处理关键技术研究2图1.2成像机构示意图Figure1.2Schematicdiagramofiamgingmechanism面阵摆扫宽幅成像技术是获得大视尝高空间分辨率地物信息的重要手段。如图1.3所示为本文所研究面阵摆扫宽幅成像系统光学结构示意图，画幅式相机水平安装于横滚环架上，通过45°反射镜实现高分辨率对地成像，横滚环架可以绕横滚轴转动，带动面阵相机沿翼展方向扫描实现大视场成像。机下点ACB翼展双程摆扫横滚轴俯仰轴横滚环架45°镜热红外探测器飞行方向总视场角θ图1.3成像系统光学结构示意图Figure1.3Schematicdiagramoftheopticalstructuresystem如图1.4所示，a为无飞行方向像移补偿成像图，b为有飞行方向像移补偿成像图，单航带N幅影像，双程摆扫，借助飞行方向图像运动补偿，使每个扫描周期的图像垂直于飞行方向，而不是呈现如1.4图a所示的楼梯形状，便于后续拼接的过程。

第1章绪论3（a）无飞行方向像移补偿成像（b）有飞行方向像移补偿成像(a)Imagingwithoutmotioncompensation(b)Imagingwithmotioncompensation图1.4翼展双程摆扫原理图Figure1.4Bi-directionalwhiskbroomscanningsystem双程摆扫成像扫描过程如图1.5所示，一个摆扫周期过程分为加速、匀速和减速三个阶段，匀速阶段为有效成像的阶段，在匀速阶段中进行N次的曝光成像，摆扫速度的波形如图1.6所示。图1.5双程摆扫成像过程示意图Figure1.4Bi-directionalwhiskbroomscanningprocess图1.6双程摆扫速度波形Figure1.6Bi-directionalwhiskbroomvelocitywaveform相较于单程摆扫，双程摆扫成像可以有效提高扫描效率和像元驻留的时间，

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于欧拉角序列变换的影像外方位元素解算方法[J]. 王书民,张爱武,胡少兴,孟宪刚,杨凌波.  测绘通报. 2012(02)
[2]GPS/INS系统HPR与OPK角元素的剖析与转换[J]. 刘军,王冬红,张永生.  测绘科学. 2006(05)

博士论文
[1]遥感影像色彩一致性处理和镶嵌线优化技术研究[D]. 李烁.战略支援部队信息工程大学 2018
[2]面阵摆扫宽幅成像技术研究[D]. 王义坤.中国科学院研究生院(上海技术物理研究所) 2015
[3]大视场高分辨率空间红外光学系统关键技术研究[D]. 张东阁.中国科学院研究生院（上海技术物理研究所） 2014



本文编号：3096454