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大孔径静态干涉成像光谱仪图像校正技术研究

李湘滨  
【摘要】:大孔径静态干涉成像光谱仪(LASIS)是一种新型干涉成像光谱仪,它采用独特的成像原理,有效地解决了现有成像光谱仪存在的主要难题——高辐射通量与高稳定度的矛盾。但是,由于LASIS成像过程中卫星平台的姿态变化造成了图像畸变,严重制约了LASIS 技术的应用。因此,图像校正技术是LASIS数据处理中的关键技术,有重要的理论研究价值及实际意义。本论文针对卫星平台姿态变化对LASIS成像过程的影响,结合LASIS的成像特点,研究相应的图像校正技术,提出了针对LASIS的图像校正算法。 论文首先就卫星平台姿态变化对LASIS成像的影响进行了研究。主要成果有:(1)在阐明LASIS成像机理的基础上,分别就卫星平台姿态变化(偏航、侧滚、俯仰)对LASIS干涉图像的影响进行了分析,建立了姿态变化角与图像像素偏移程度的数学关系,并在此基础上建立了卫星平台姿态变化造成的LASIS图像畸变的数学模型;(2)分析了LASIS成像过程的独特之处,归纳总结出LASIS图像校正技术与一般遥感图像几何校正技术的不同之处,为设计正确有效的图像校正算法奠定理论基础,同时也为卫星平台姿态控制设计提供了参考。 论文的另一部分工作,也是核心的工作,是在上述数学模型和成像特点的基础上,研究相应的图像校正技术,设计合理、有效的LASIS图像校正算法。主要成果有:(1)根据LASIS图像校正的要求,构建了一个图像校正的系统,该系统包含了图像匹配、重采样等技术的研究与综合应用;(2)设计了一套基于相位相关与归一化积相关的联合图像校正算法,图像校正精度达到1/10像素以上;(3)提出了一种快速自适应模板选取法,采用金字塔分层的思想,结合图像的边缘信息提取,自适应的选取相关匹配的模板,提高了图像匹配的正确率;(4)将滑动窗的思想运用到图像序列的匹配上,降低了匹配误差的积累,大大提高了图像匹配的抗差错能力及匹配精度。


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