一种用于景象匹配导航的新型图像配准算法

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作者 杨鸿睿 朱启举 +2 位作者 曹培贤 顾浩 赵东东 《工程科学学报》 北大核心 2025年第3期496-503,共8页

高精度定位与导航技术是实现无人机自主飞行的核心要素之一,当在卫星拒止条件下,卫星导航无法进行准确定位时,景象匹配视觉导航技术因其设备结构的简洁性和被动式定位的高精度而备受关注,当它与惯性系统结合时,能够构建出一个高度自主... 高精度定位与导航技术是实现无人机自主飞行的核心要素之一,当在卫星拒止条件下,卫星导航无法进行准确定位时,景象匹配视觉导航技术因其设备结构的简洁性和被动式定位的高精度而备受关注,当它与惯性系统结合时,能够构建出一个高度自主且精确的导航系统.在景象匹配系统中,最为关键的步骤是将实时拍摄到的图像与预先装载的基准图进行精确配准.然而,这一过程面临着无人机高速飞行和基准图多源性的双重挑战,这要求图像配准在确保精度的同时,还必须具备快速响应和强鲁棒性.为了克服这些难题,本文提出了一种名为Dimensionality reduction second-order oriented gradient histogram(DSOG)的描述子,该描述子通过描述图像定向梯度信息的像素特征,有效地实现了图像特征的提取.DSOG描述子采用区域特征的特征提取策略,实现对不同传感器采集到的图像数据进行精准匹配,满足飞行器在全天候的条件下实现高精度导航的需求.在此基础上,还设计了一种优化后的相似度度量匹配模板,该模板在频域上对传统的基于快速傅里叶变换的特征表示快速相似度度量算法进行了优化,减少了匹配过程中的冗余计算.本文提出的匹配框架经过对不同类型多模态图像的广泛评估,实验数据包括可见光-可见光、可见光-合成孔径雷达、可见光-高光谱等异源图像对,同时,将提出的算法于目前主流的图像配准算法进行了对比,结果显示,与当前主流方法相比,在保持匹配精度的前提下,显著提升了计算效率,同时相比于深度学习算法,本文提出的算法无需经过大量的数据训练即可得到实际使用所需的泛化性.具体来说,本文提出的算法在多模态图像的平均匹配时间仅为1.015 s,不仅满足了无人机景象匹配导航对实时性和鲁棒性的要求,而且为无人机的广泛应用提供了强有力的技术支持. 展开更多

关键词 卫星拒止 景象匹配导航 图像配准 无人机 图像区域特征

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FY-2自旋稳定气象卫星动态月球观测与图像配准 被引量：4

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作者 陈博洋 郭强 +3 位作者 常翔 李荣旺 冯小虎 张志清 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期703-707,共5页

为满足基于月球辐射校正的内黑体绝对辐射定标对月球观测数据的需求,设计了FY-2卫星的动态月球观测模式,在新的工作模式下观测到了高质量的月球图像。为获取高质量的月球图像,根据FY-2卫星自旋稳定平台的特点,以及灵活的观域调整和区域... 为满足基于月球辐射校正的内黑体绝对辐射定标对月球观测数据的需求,设计了FY-2卫星的动态月球观测模式,在新的工作模式下观测到了高质量的月球图像。为获取高质量的月球图像,根据FY-2卫星自旋稳定平台的特点,以及灵活的观域调整和区域扫描功能,重新设计了卫星工作时序,并更改了卫星地面控制系统软件,在卫星常规20°×20°视场外,拓展出了10°×20°的月球观测区域,实现了月球的动态追踪观测,实践证明,观测模型精度优于30 s;根据月球图像特点,设计了伪目标剔除算法,通过对目标位置、形态特性等条件自动判断实现了从卫星云图中自动、准确提取出月球图像的功能;根据月球在卫星视场里的动目标特性,以FY-2卫星自旋扫描成像的工作原理和具体的性能参数,计算得到了动目标的相对角速度,据此发展了动目标配准算法、消除了月球运动造成的变形和位移,实现了月球图像配准。工作获得了常规观测3倍数量的月球图像,有力地保障了FY-2卫星辐射定标性能,促进了遥感数据定量化应用。 展开更多

关键词 卫星遥感 月球 区域观测 图像配准

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静止卫星图像配准中海陆边界模板的生成方法 被引量：1

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作者 徐文 吕科 +2 位作者 杨磊 林政宗 翟锐 《计算机工程》 CAS CSCD 2014年第4期154-158,共5页

在使用地标进行遥感图像导航与配准时,以海陆边界为特征进行匹配操作是一种常用的方法,尤其适合昼夜图像灰度值变化剧烈的红外通道遥感图像。将海陆边界模板图像作为匹配标准,其精确性对于导航与配准的精度具有决定性的作用。针对静止... 在使用地标进行遥感图像导航与配准时,以海陆边界为特征进行匹配操作是一种常用的方法,尤其适合昼夜图像灰度值变化剧烈的红外通道遥感图像。将海陆边界模板图像作为匹配标准,其精确性对于导航与配准的精度具有决定性的作用。针对静止卫星图像配准过程的特点,对海陆边界模板的生成方法进行研究,提出一种静止卫星图像配准中海陆边界模板的生成方法,将生成过程分为目标网格生成、全球海岸线数据库选取及查找算法3个部分,通过不断挖掘数据特点给出3种查找算法,并对各算法的精度和效率进行分析。实验结果表明,该方法生成的海陆边界模板与主流工具的生成结果有90%以上的匹配度,且算法效率较高,具有良好的应用价值。 展开更多

关键词 遥感图像配准 海陆边界模板 参考图像 静止卫星 遥感图像处理 目标网格

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气象卫星小范围区域遥感图像配准方法的探讨 被引量：2

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作者 周红妹 杨星卫 +1 位作者 陆贤 楼萌 《遥感技术与应用》 CSCD 1994年第1期52-55,共4页

鉴于气象卫星运行周期短、覆盖面广，但分辨率较低的特点，提出了气象卫星小范围区域图像配准的计算方法和处理过程。并以上海地区遥感图像配准为例，分析了配准精度和计算结果。

关键词 气象卫星 图像配准 遥感图像

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基于块图像内容自适应选择的数字减影血管造影术的图像配准法 被引量：1

5

作者 陈芳 张建秋 胡波 《航天医学与医学工程》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期49-55,共7页

目的研究一种实用性强、精度高、鲁棒性好的数字减影图像配准方法。方法提出一种基于块图像内容而自适应选择相似性测度的配准方法。在数字减影图像配准过程中,根据血流特性对块图像进行分类,对不同内容的块图像采用不同的相似性测度。... 目的研究一种实用性强、精度高、鲁棒性好的数字减影图像配准方法。方法提出一种基于块图像内容而自适应选择相似性测度的配准方法。在数字减影图像配准过程中,根据血流特性对块图像进行分类,对不同内容的块图像采用不同的相似性测度。结果分析和实验结果表明提出的方法可有效地减小血管成分、图像模糊等对配准精度造成的影响。结论该方法可有效地提高DSA图像整体配准的鲁棒性和精确度,实用性强。 展开更多

关键词 数字减影血管造影术 图像配准 块图像内容 高维互信息 模糊不变相位相关

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地球同步卫星图像轮廓配准 被引量：5

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作者 刘武 曾丹 张之江 《电子测量技术》 2016年第7期87-91,共5页

在卫星图像配准中地标点的配准是最初且最重要的一步。海岸线等地标点在高分辨率远地卫星图像中表现为边缘,受云层、噪声等边缘干扰,常导致匹配困难。本文提出基于几何信息的轮廓配准方法,使用地球同步卫星图像中海岸线的轮廓信息与通过... 在卫星图像配准中地标点的配准是最初且最重要的一步。海岸线等地标点在高分辨率远地卫星图像中表现为边缘,受云层、噪声等边缘干扰,常导致匹配困难。本文提出基于几何信息的轮廓配准方法,使用地球同步卫星图像中海岸线的轮廓信息与通过GSHHS得到的标准图像进行配准得到精确的配准结果。 展开更多

关键词 图像配准 几何编码 转换模型 卫星遥感图像

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基于尺度配准的航拍图像与卫星影像匹配方法 被引量：1

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作者 温育杜 郭士增 +1 位作者 刘晟 马琳 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期19-26,共8页

随着无人机航拍技术的普及,航拍图像在目标检测和跟踪的应用得到普遍研究,而航拍图像与卫星影像的匹配研究相对较少。由于成像机理和成像视角的不同,无人机航拍图像与卫星影像存在较大的尺度差异,现有的图像匹配方法难以实现航拍图像与... 随着无人机航拍技术的普及,航拍图像在目标检测和跟踪的应用得到普遍研究,而航拍图像与卫星影像的匹配研究相对较少。由于成像机理和成像视角的不同,无人机航拍图像与卫星影像存在较大的尺度差异,现有的图像匹配方法难以实现航拍图像与卫星影像的有效匹配。为了解决这一问题,提出了一种实现具有大尺度差异的航拍图像与卫星影像匹配的方法。该方法通过卫星影像的经纬坐标信息和无人机航拍图像成像时刻的相机位姿信息,对无人机航拍图像进行方向和尺度的配准;然后利用航拍图像成像时刻的位置信息,对卫星影像进行粗匹配,得到包含航拍图像匹配区域在内的卫星影像子图;再利用神经网络提取配准后的航拍图像与卫星影像子图的卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)特征,并基于CNN特征实现航拍图像与卫星影像的精匹配。仿真实验结果表明,本文所提方法能够有效的实现大尺度差异的航拍图像与卫星影像匹配。通过将本文匹配方法与现有图像匹配算法匹配精度的对比分析,证明了本文匹配算法的有效性和优越性。 展开更多

关键词 航拍图像 卫星影像 图像匹配 图像尺度配准

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卫星干涉式垂直探测仪图像导航配准成像试验方法

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作者 王田野 吕旺 +3 位作者 宋效正 信思博 董瑶海 顾强 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2021年第1期132-138,共7页

干涉式垂直探测仪(GIIRS)是气象观测的重要有效载荷,对卫星平台的稳定性要求很高,采用图像导航配准技术可解决星上活动部件运动、卫星平台姿态抖动对GIIRS成像的影响。为了在地面验证GIIRS的成像性能,文章提出图像导航配准成像试验方法... 干涉式垂直探测仪(GIIRS)是气象观测的重要有效载荷,对卫星平台的稳定性要求很高,采用图像导航配准技术可解决星上活动部件运动、卫星平台姿态抖动对GIIRS成像的影响。为了在地面验证GIIRS的成像性能,文章提出图像导航配准成像试验方法。利用3轴气浮台模拟3轴稳定卫星零重力下的自由转动,利用GIIRS样机模拟GIIRS的成像特性和在轨扰动,验证了动力学补偿特性和图像运动补偿特性。试验结果表明:采用图像导航配准成像试验方法,卫星特定频率下的姿态稳定度提升了80.8%,图像运动补偿精度优于13.78μrad,满足GIIRS成像需求。 展开更多

关键词 卫星干涉式垂直探测仪 图像导航配准 成像试验 3轴气浮台

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提高"风云四号"气象卫星多通道扫描成像辐射计的图像配准精度

9

作者 张强 《红外》 CAS 2005年第2期17-23,共7页

"风云四号"气象卫星将通过其多通道扫描成像辐射计对地球进行扫描和成像。根据此辐射计的特点,分析了影响图像配准精度的两大主要因素,并提出了用于消除这两大因素所带来的影响的一些方法。

关键词 辐射计 图像配准 多通道 扫描 影响图 精度 气象卫星 地球 成像

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对图像配准误差稳健的分布式星载SAR地面运动目标检测及高精度的测速定位方法 被引量：10

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作者 刘颖 廖桂生 周争光 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期1009-1014,共6页

图像配准误差、杂波相关性以及阵列误差等对分布式星载合成孔径雷达地面运动目标检测的性能有很大影响.针对这种情况,研究了一种基于多通道、多像素联合自适应处理的运动目标检测及测速定位联合实现方法,首先将多通道、多像素联合数据... 图像配准误差、杂波相关性以及阵列误差等对分布式星载合成孔径雷达地面运动目标检测的性能有很大影响.针对这种情况,研究了一种基于多通道、多像素联合自适应处理的运动目标检测及测速定位联合实现方法,首先将多通道、多像素联合数据等效为一个简单的阵列模型,通过空间投影的方法估计出存在图像配准误差情况下的运动目标真实的导向矢量形式,然后利用最优波束形成的方法在抑制杂波的同时,通过搜索代价函数的峰值来估计动目标的径向速度,从而对其进行重新定位.性能分析及仿真结果表明,此方法大大提高了动目标检测性能及测速定位精度,对图像配准误差具有较强的稳健性. 展开更多

关键词 分布式卫星 地面运动目标检测(GMTI) 图像配准误差 最优波束形成

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多角度偏振成像仪在轨图像配准及性能评估 被引量：8

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作者 向光峰 黄禅 +4 位作者 孟炳寰 李双 韩琳 涂碧海 洪津 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期133-144,共12页

高精度的图像配准是保证多角度偏振成像仪在轨数据有效性的关键.介绍了多角度偏振成像仪基于光楔的偏振图像配准方法和基于地球参考网格的多角度、多光谱图像配准方法.系统地分析了影响多角度偏振成像仪多角度、多光谱图像配准性能的误... 高精度的图像配准是保证多角度偏振成像仪在轨数据有效性的关键.介绍了多角度偏振成像仪基于光楔的偏振图像配准方法和基于地球参考网格的多角度、多光谱图像配准方法.系统地分析了影响多角度偏振成像仪多角度、多光谱图像配准性能的误差,并提出通过相对几何定标提高多角度、多光谱图像配准性能.对比误差校正前后多角度偏振成像仪的多角度、多光谱图像配准性能,证明所提方法有效地提高了多角度、多光谱图像配准精度.多角度偏振成像仪在轨多角度、多光谱和偏振图像配准精度分别优于0.26 pixel、0.14 pixel和0.1 pixel. 展开更多

关键词 图像配准 在轨几何定标 多角度偏振成像仪 偏振探测 高分五号卫星

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半自动全向图与卫星遥感图快速配准

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作者 杨明凡 王炜 +2 位作者 张茂军 陈旺 徐玮 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2011年第33期176-179,184,共5页

折反射全向图和卫星遥感图配准属于异构传感器图像配准问题,目前快速有效的解决方法比较少,但应用需求又比较多,鉴于此,提出了一种基于等角原理的半自动快速配准算法。通过全向Hough变换方法提取全向图中建筑物顶部轮廓直线,同时手工找... 折反射全向图和卫星遥感图配准属于异构传感器图像配准问题,目前快速有效的解决方法比较少,但应用需求又比较多,鉴于此,提出了一种基于等角原理的半自动快速配准算法。通过全向Hough变换方法提取全向图中建筑物顶部轮廓直线,同时手工找出卫星图中建筑物顶部轮廓直线,通过角度关系结合投票方法计算出全向图可能拍摄位置,并用所有可能位置组成可行集,从可行集中选出最满意解。仿真实验与实景实验均表明该方法快速有效。 展开更多

关键词 图像配准 三维重建 全向图 卫星遥感图

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利用卫星图像分析南京信息工程大学校园变化特征 被引量：2

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作者 李旭辉 赵佳玉 +2 位作者 Natalie Schultz 肖薇 刘寿东 《南京信息工程大学学报（自然科学版）》 CAS 2020年第1期7-21,I0004,共16页

本文主要目的是利用卫星图像资料分析南京信息工程大学(Nanjing University of Information Science and Technology,NUIST)建校之初至今校园的变化特征.共分析了1964年11月至1970年12月之间的5幅无云的美国侦察卫星图像(1995年解密),... 本文主要目的是利用卫星图像资料分析南京信息工程大学(Nanjing University of Information Science and Technology,NUIST)建校之初至今校园的变化特征.共分析了1964年11月至1970年12月之间的5幅无云的美国侦察卫星图像(1995年解密),地理配准后图像的位置精度为4.8至7.8 m,图像中的建筑物、道路和水体都清晰可见.通过对比这些黑白的侦察卫星图像与2006—2018年的Google Earth彩色图像,发现现在校园面积远远大于旧校园;旧图像里中苑老操场跑道长度为298 m,2006年Google Earth图像中为406.5 m,操场中心点向东移动了9 m,向南移动了47 m.侦察卫星图像和Google Earth图像都是以统一坐标系做地理位置校正,相关图像见附件. 展开更多

关键词 侦查卫星图像 GOOGLE Earth图像 地理配准 校园

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高分辨率卫星立体影像对的图割匹配算法

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作者 王瑞瑞 石伟 黄华国 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第24期132-138,共7页

针对高分辨率卫星立体像对自动匹配中同名特征点难以选取,导致视差图较低的问题,引入在计算机领域取得成功应用的图割匹配算法,将立体匹配问题转换为全局能量函数的最小化问题,并进行改进,构建简化的网络求解最小割,实现能量函数的最小... 针对高分辨率卫星立体像对自动匹配中同名特征点难以选取,导致视差图较低的问题,引入在计算机领域取得成功应用的图割匹配算法,将立体匹配问题转换为全局能量函数的最小化问题,并进行改进,构建简化的网络求解最小割,实现能量函数的最小化,得到较为准确的视差图,实现卫星立体像对的匹配。该文选取EROS-B卫星立体像对进行试验,结果证明改进的图割立体匹配算法生成视差图的均方根误差是传统基于相关系数的区域匹配算法生成视差图的均方根误差的1/3,且算法运行时间比传统的图割立体匹配算法的运行时间缩短了85.2%。该研究可为基于卫星立体像对构建高精度数字高程模型提供前提条件。 展开更多

关键词 卫星 立体影像 图像配准 高分辨率卫星立体像对 图割 核线 全局能量函数

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基于单应性矩阵和内容保护变形的图像拼接 被引量：3

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作者 杨晨晓 辛月兰 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2018年第11期3488-3490,共3页

针对图像拼接技术进行全景图像融合时出现瑕疵、畸变且不能保护图像内容的现象,提出了一种基于单应性矩阵和内容保护变形的图像拼接算法。首先选用单应性矩阵模型给定种子特征点,递增地对其相邻特征点进行分组;然后使用较合适的阈值进... 针对图像拼接技术进行全景图像融合时出现瑕疵、畸变且不能保护图像内容的现象,提出了一种基于单应性矩阵和内容保护变形的图像拼接算法。首先选用单应性矩阵模型给定种子特征点,递增地对其相邻特征点进行分组;然后使用较合适的阈值进行分组得到尽可能多的特征点;最后通过内容保护变形算法来解决由单应性矩阵产生图像的内容发生变化的现象,使拼接后的图像不会出现物体畸变、瑕疵的现象。实验表明,该算法解决了在光照条件下出现模糊、图像内容发生变化的现象,有效地提高了图像配准的效率,能够达到无缝拼接、无视差的全景效果图。 展开更多

关键词 全景图 图像配准 图像拼接 单应性矩阵 内容保护变形

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考虑结构一致性和内容完整性的重定向图像质量评价 被引量：1

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作者 陈楠 蔡柏亲 +2 位作者 杨恭宁 陈炜玲 赵铁松 《福州大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第4期517-524,共8页

针对适应不同宽高比显示设备全屏显示的重定向图像的视觉质量问题,提出一种基于像素级结构一致性和内容完整性的重定向图像质量评价模型.该模型首先使用后向配准,建立重定向图像和参考图像之间的像素级对应关系;其次考虑到注意力转移的... 针对适应不同宽高比显示设备全屏显示的重定向图像的视觉质量问题,提出一种基于像素级结构一致性和内容完整性的重定向图像质量评价模型.该模型首先使用后向配准,建立重定向图像和参考图像之间的像素级对应关系;其次考虑到注意力转移的问题,采用像素级宽高比相似性偏差指数计算重定向图像在显著区域和全局的结构一致性,并利用图像组成变化获取图像内容完整性;最后通过内容完整性和结构一致性的线性组合实现重定向图像质量评价.实验结果表明,提出的模型不仅对重定向图像质量评价的效果好,而且可以在内容完整性和结构一致性的二维评估图中观察不同重定向算法的行为,适用于重定向算法比较、选择和优化. 展开更多

关键词 图像重定向质量评估 内容完整性 结构一致性 二维评价图 注意力转移 图像配准

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中巴资源一号卫星红外扫描图像处理 被引量：1

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作者 汪红强 《空间电子技术》 2002年第1期15-18,共4页

主要介绍了资源一号卫星(CBERS)的红外扫描图像(IRMSS)的处理原理、方法和过程。内容包括辐射校正、扫描线配准、扫描非线性的处理、波段间的配准、几何校正等。

关键词 中巴资源一号卫星 红外扫描图像 CBERS IRMSS 辐射校正 几何校正 扫描线配准 扫描非线性 图像处理

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补偿卫星轨道运动和热变形对成像的影响 被引量：3

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作者 钱勇 南树军 李卿 《航天器工程》 2007年第5期34-40,共7页

研究了星地一体化补偿卫星轨道运动和结构热变形对载荷成像的影响。首先,根据图像配准的目标,定义了扫描角、步进角和固定网格。然后,根据卫星轨道运动和结构热变形对扫描镜成像影响的特点,设计了运动补偿方案和模型。最后,基于所设计... 研究了星地一体化补偿卫星轨道运动和结构热变形对载荷成像的影响。首先,根据图像配准的目标,定义了扫描角、步进角和固定网格。然后,根据卫星轨道运动和结构热变形对扫描镜成像影响的特点,设计了运动补偿方案和模型。最后,基于所设计的补偿模型进行了数学仿真,仿真结果表明,星地一体化补偿卫星轨道运动和结构热变形对扫描镜成像的方案可行,能够提高有效载荷的成像质量,满足图像配准指标要求。 展开更多

关键词 气象卫星 成像仪 垂直探测仪 扫描镜 图像配准

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一种分布式小卫星立体阵基线误差估计方法

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作者 徐青 廖桂生 +1 位作者 刘颖 梁? 《西安电子科技大学学报》 CSCD 北大核心 2008年第4期668-672,共5页

针对分布式小卫星立体阵中沿航向基线与垂直航向基线互相耦合及无法分别估计的难题,提出了一种新的分布式小卫星立体基线误差估计方法.在图像域,利用图像配准方法分离两类基线,并通过图像配准与子空间分解的方法分别对两类基线误差进行... 针对分布式小卫星立体阵中沿航向基线与垂直航向基线互相耦合及无法分别估计的难题,提出了一种新的分布式小卫星立体基线误差估计方法.在图像域,利用图像配准方法分离两类基线,并通过图像配准与子空间分解的方法分别对两类基线误差进行估计.该方法操作简单,运算量小,估计精度达到了毫米级. 展开更多

关键词 分布式小卫星 基线误差估计 图像配准

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轨道运动对高轨卫星成像的影响及补偿 被引量：2

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作者 陈银超 王志刚 陈士橹 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2009年第3期86-89,共4页

针对三轴稳定静止轨道气象卫星图像运动补偿技术,分析了轨道运动误差源对有效载荷成像仪成像光轴的影响。基于轨道确定数据,采用空间成像矢量修正方法,对轨道运动引起的光轴偏离进行补偿。根据高分辨率成像对光轴高指向精度的指标要求,... 针对三轴稳定静止轨道气象卫星图像运动补偿技术,分析了轨道运动误差源对有效载荷成像仪成像光轴的影响。基于轨道确定数据,采用空间成像矢量修正方法,对轨道运动引起的光轴偏离进行补偿。根据高分辨率成像对光轴高指向精度的指标要求,研究了轨道确定误差和有效载荷伺服控制系统误差对图像配准精度的影响关系,并指出了进一步提高图像配准精度的措施。仿真结果表明了补偿方法的可行性。 展开更多

关键词 轨道运动 静止气象卫星 图像运动补偿 图像配准

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