数字域TDI成像MTF下降机理及图像式消校配准时间延迟积分技术研究
批准号:
62075219
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
陶淑苹
依托单位:
学科分类:
空间、大气、海洋与环境光学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
陶淑苹
中文摘要
获取高质量遥感图像是世界各国不断追求的目标。我国像移补偿精度与西方军事强国存在差距,而星上图像处理算法鲜有应用,成为制约遥感成像质量的重要因素。结合数字域TDI像质提升需求,项目提出一种图像式消校配准时间延迟积分崭新思路,将图像消校、像移补偿集成于TDI,直接获取像质提升的积分图像。首先基于图像和位姿组合构建像移分布场,解决传统像移计算振动测量难题;然后将图像去畸变模糊和像移补偿与新型数字域TDI算法结合在一起,省去复杂调偏流机构,并克服积分图像后处理难度大效果差缺陷。本项目将在研究目标牵引下,突破数字域TDI成像MTF下降机理分析、暗小畸变图像与低频延时位姿的多元快速精确像移分布场构建、任意位姿动态复杂畸变像移分布的精细校正补偿时间延迟积分建模等关键科学问题。项目研究是对我国现有TDI遥感成像机制的革新,同时使得数字域TDI如虎添翼,对提高我国高性能遥感成像水平有重要意义。
英文摘要
Obtaining high quality remote sensing image has been the goal of all countries in the world. There is a gap between the precision of image motion compensation in China and that in the Western military powers, and the image processing algorithm on the satellite is rarely used, which has become an important factor restricting the quality of remote sensing imaging. Combined with the demand of TDI image quality improvement in digital domain, a new idea is proposed in the project, which integrates image correction and image motion compensation into TDI to directly obtain the integrated image of quality improvement. Firstly, the image motion distribution field is constructed based on the combination of image and pose to solve the vibration measurement problem of traditional image motion calculation; then, the image de distortion blur and image motion compensation are combined with the new TDI algorithm in digital domain to realize the fine correction compensation of complex distortion and image motion of any pose, to eliminate the complex drift adjustment mechanism, and to overcome the difficulty of post-processing of integrated image. This project will break through some key scientific problems, such as the analysis of MTF descent mechanism of TDI imaging in digital domain, the construction of multivariate fast and accurate image motion distribution field of dark and small distortion image and low-frequency delayed pose, and the modeling of time delay integration in digital domain with precise correction and compensation in the case of complex dynamic distortion image distribution of any pose. The project research is an innovation of the existing TDI remote sensing imaging mechanism in our country, and makes the TDI in digital domain more powerful, which is of great significance to improve the high-performance remote sensing imaging level in China.
本项目围绕数字域TDI(时间延迟积分)成像技术的研究,重点分析了成像质量下降的机理,并提出了一系列改进算法和模型,以提升遥感图像的质量和配准精度。随着遥感技术的快速发展,数字域TDI成像在获取高质量图像方面具有重要应用。然而,成像过程中存在的MTF(调制传递函数)下降问题,严重影响了图像的清晰度和准确性,因此深入研究其成像质量下降的原因及解决方案显得尤为重要。.在研究过程中,项目首先分析了影响数字域TDI成像MTF的多种因素,包括像元孔径效应、采样频率和电荷扩散等,并建立了动态成像过程的MTF分析模型。随后,提出了一种基于改进傅里叶梅林变换的图像配准方法,显著降低了噪声对偏移量估计的影响。此外,基于局部二值模式(LBP)提出了一种改进的去模糊算法,能够有效处理遥感图像中的模糊问题。针对遥感图像的特征点快速匹配和误匹配点剔除进行了深入研究,提出了基于卫星姿轨数据的匹配方法,提升了配准精度。同时,对于推扫成像模式下TDI过程帧间实际位移难以测算的难题,针对性地提出基于最小核密度的帧间位移估计方法,实现了从离散特征点对分布到精确帧间位移的计算。.实验结果表明,逐行积分输出模型和简单图像叠加模型的仿真实验验证了畸变对MTF的影响,并提出了相应的解决方案。改进的傅里叶梅林变换算法在图像偏移估计中具有较高的准确性,能够处理±40º的相对旋转和0.7~1.4×的相对缩放。LBP先验的引入使得去模糊算法在处理遥感图像时表现出更好的稳定性和收敛性。特征点快速匹配方法显著减少了计算量,提高了匹配准确度,尤其在处理相似几何构型的遥感图像时表现优。基于最小核密度估计的帧间位移量与像移和平台震颤叠加的真实位移量的误差值在0.01pixel以内,证明了本算法在垂轨和沿轨方向都能减少像移和震颤对TDI图像清晰度的影响。.本项目的研究成果为数字域TDI成像技术的应用提供了理论基础和技术支持,推动了遥感图像处理领域的发展。通过对成像质量下降机理的深入分析和改进算法的提出,显著提升了遥感图像的配准精度和最终成像质量,为后续进一步深入研究奠定了坚实的基础。
多维信息在回路动态像移自配准时间延迟积分成像技术研究
-
批准号:61805244
-
项目类别:青年科学基金项目
-
资助金额:25.0万元
-
批准年份:2018
-
负责人:陶淑苹
-
依托单位:
国内基金
海外基金