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《解放军信息工程大学》 2004年
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支持卫星遥感数据融合的影像定位理论与方法

张云彬  
【摘要】:本文以缺乏成像参数的多源卫星遥感影像的融合应用为背景,探讨了非合作方式接收的卫星遥感影像在影像配准前的引导、定位问题。研究了从卫星轨道计算、卫星姿态估算到影像搜索定位等实现影像地理定位所需解决的一些相关技术问题,重点在缺乏成像参数卫星遥感影像的快速引导、定位方面进行了较为系统的分析和实验,得出了部分结论。本文完成的主要工作有: 1.从地球外部引力位的概念出发,导出了引力位与地球外部某一点的加速度之间的关系。引入了球谐函数,并将地球外部引力位展开为球谐函数的级数。推导了地球外部引力位的级数表达式,说明了地球外部引力位的物理含义,得到了仅顾及地球扁率摄动的一阶摄动位函数表达式。 2.利用算子方法对阿达姆斯-考威尔数值积分方法进行了详尽的推导,得到了以原函数形式表示的阿达姆斯-考威尔数值积分公式,给出了预报公式和校正公式的表达式。 3.推导了正规化地球引力位系数表示的地球引力加速度及其对位置的偏导数,避免了不同阶、次非正规化球谐函数数值因相差过大而影响精度的问题。给出了卫星运动力程和变分方程解算的详细方案,说明了阿达姆斯-考威尔数值积分方法在遥感卫星轨道计算上的应用。 4.给出了两个估算摄影时刻卫星姿态的方案,并对方案的可行性进行了评估。 5.对二维不变矩算法进行了研究,证明了离散情况下不变矩的平移、旋转不变性,指出了比例因子对不变矩所产生的影响,在理论上证明了不变矩尽管在连续情况下具有比例不变性,但在离散情况下并不成立的结论。 6.对图像的直方图一维不变矩进行了研究,给出了基于图像直方图不变矩的影像匹配方法,采用圆形模板进行搜索匹配,在实验中取得了较好的效果。 7.在总结和分析共生矩阵算法的基础上,提出了一个快速获取目标图像纹理特征,进而实现图像检索的方法。该方法降低了共生矩阵的维数,有效地减少了特征提取的运算量,实验结果表明,目标检索的效率和可靠性均显著提高。但由于该算法仍需进行基于图像灰度的运算,当图像检索范围较大时,无法满足快速定位的需要。 8.引入链码的概念,讨论了常用的链码描述方法。通过图像跟踪获得图像边缘的链码描述,利用链码对图像的显著边缘进行特征描述,获得边缘的特征值,最终借助边缘的特征匹配实现目标图像的快速检索。实验结果表明该方法快速、简单、实用,并且可靠性较高,具有较好的应用价值。 9.对多源卫星遥感影像融合的具体应用进行了分析和讨论,给出了部分实验结果。
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