基于嫦娥一号卫星CCD立体影像处理模型与方法的研究

论文摘要

随着嫦娥一、二号探月卫星的成功发射,标志着我国航天事业的发展进入了一个崭新的时代,许多学者都已相继展开了基于嫦娥数据的研究工作,对嫦娥一号卫星三线阵CCD影像处理模型与方法的研究是一项具有难度的工作,也是我们获取月表三维影像与探测月表构造的必要途径之一。1.本文在对嫦娥一号卫星CCD影像与激光高度数据进行拼接、去噪、插值、分幅等处理的基础上,与ULCN2005联合控制网进行了对比分析,提出了利用激光高度数据与CCD影像数据相结合的方法生成月面控制点,并结合嫦娥一号卫星三线阵CCD成像的特点,提出嫦娥一号卫星的CCD影像既可以按照中心投影成像方法处理,也可以按照行中心投影的方法进行处理,在无卫星轨道参数的情况下,成功的利用月面控制点计算了嫦娥一号卫星CCD影像的外方位元素。2.本文细致分析了建立嫦娥一号卫星CCD影像的有理函数成像模型对于月球遥感影像研究的意义,并创新性的利用商用遥感卫星有理函数建模的方法为嫦娥一号卫星建立了三阶有理函数模型,通过实际测试,三阶有理函数模型的精度接近于严格成像模型。3.针对嫦娥一号卫星三线阵CCD影像的特点,结合已建立的月面控制点、外方位元素、有理函数模型,比较分析了立体影像前方交会、有理函数立体定位、光束平差等几种立体成像模型,并建立了嫦娥影像的DEM,可达到理想精度。4.从寻找适用于嫦娥CCD月面影像立体匹配方法的角度出发,通过匹配实验,将基于灰度的影像匹配、基于Moravec、Forstner、Harris特征点的影像匹配和基于SIFT算子的影像匹配等方法进行了详细的比较和分析,得出基于SIFT算子的匹配方法在月面影像立体匹配中具有更好的效果。5.为了进一步满足嫦娥工程研究工作的需要,提高效率,本文提出建立嫦娥一号卫星CCD立体影像处理系统,通过系统需求分析、系统总体设计将影像处理系统划分为:数据预处理、单幅影像处理、立体影像处理、立体影像匹配等功能模块,在整合已有算法程序的基础上进行系统原型的开发,并取得了初步成果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 卫星成像传感器的发展
• 1.2.2 卫星遥感影像的成像几何模型
• 1.2.3 卫星线阵CCD 推扫影像的立体成像
• 1.2.4 嫦娥一号卫星CCD 影像处理方法研究的难点
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第二章 卫星遥感影像的物理成像模型
• 2.1 建立严格成像模型的基本理论
• 2.1.1 遥感影像的几何特性
• 2.1.2 坐标系统的建立
• 2.1.3 遥感影像的严格成像模型
• 2.1.4 遥感影像的外方位元素
• 2.2 嫦娥一号卫星遥感影像的严格成像模型
• 2.2.1 嫦娥一号卫星的CCD 相机与激光高度计
• 2.2.2 嫦娥一号卫星的CCD 与激光高度数据预处理
• 2.2.3 嫦娥一号卫星的严格成像模型
• 2.3 本章小结
• 第三章 卫星遥感影像的有理函数模型
• 3.1 有理函数模型
• 3.1.1 有理函数模型定义
• 3.1.2 有理函数模型的解算方法
• 3.1.3 克服法方程病态的一些方法
• 3.1.4 有理函数模型的特点
• 3.2 嫦娥一号卫星遥感影像的有理函数模型
• 3.2.1 建立嫦娥影像RFM 的控制点
• 3.2.2 嫦娥影像RFM 参数的解算
• 3.2.3 解算结果与误差分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 卫星遥感影像的立体成像模型
• 4.1 立体成像的必要条件
• 4.2 遥感影像的立体成像模型
• 4.2.1 立体像对的空间前方交会
• 4.2.2 有理函数模型的立体定位
• 4.2.3 摄影光束平差的立体定位
• 4.3 嫦娥一号卫星遥感影像的立体成像
• 4.3.1 嫦娥一号卫星CCD 立体影像的主要处理流程
• 4.3.2 嫦娥一号卫星影像的DEM 生成
• 4.4 本章小结
• 第五章 卫星遥感影像的立体匹配
• 5.1 影像立体匹配的主要方法
• 5.1.1 不同匹配基元的匹配方法
• 5.1.2 约束条件
• 5.1.3 匹配策略
• 5.2 基于灰度的多层影像匹配
• 5.2.1 归一化积相关算法
• 5.2.2 金字塔影像匹配
• 5.2.3 最小二乘匹配算法
• 5.3 基于特征点的影像匹配
• 5.3.1 几种常用特征算子
• 5.3.2 嫦娥影像基于特征点的匹配
• 5.4 基于SIFT 算法的嫦娥影像匹配
• 5.4.1 SIFT 算子的主要特点
• 5.4.2 基于SIFT 算子的匹配方法
• 5.5 本章小结
• 第六章 卫星遥感立体影像处理系统的设计
• 6.1 卫星线阵立体影像处理系统的总体设计
• 6.1.1 影像处理系统的需求分析
• 6.1.2 影像处理系统的功能设计
• 6.2 卫星线阵立体影像处理系统的程序实现
• 6.2.1 系统开发平台概述
• 6.2.2 各功能模块的程序实现
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 研究总结
• 7.2 有待继续研究的问题
• 致谢
• 参考文献
• 博士期间论文与科研情况