2012CB719900-高分辨率遥感数据精处理和空间信息智能转化的理论与方法.doc

《2012CB719900-高分辨率遥感数据精处理和空间信息智能转化的理论与方法.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、项目名称：高分辨率遥感数据精处理和空间信息智能转化的理论与方法首席科学家：单杰武汉大学起止年限：2012.1-2016.8依托部门：教育部一、关键科学问题及研究内容（一）拟解决的关键科学问题本项目在提高高分辨率影像质量和精度的基础上，着重研究地物目标特征的高分辨率成像机理，建立地物目标与影像特征之间的映射关系，实现遥感数据向空间信息的准确、快速、可靠转化。需要解决的关键科学问题包括：1.复杂时空因素影响运动平台成像质量和精度的作用机理高质量和高精度的遥感影像是实现对地观测数据到空间信息转化的前提。影响运动平台成像质量和精度的因素繁多，如大气散射、电磁环境变化、运动平台的扰动、导航信

2、息的缺失、镜头畸变、传感器的制造工艺、成像过程的随机性等。如何揭示这些因素对运动平台成像质量和精度的作用机理与影响、进而寻求有效的改善方法，是一个涉及高分辨率对地观测系统时空复杂特性的科学问题。为了全面提高遥感影像的质量和精度，需揭示对地观测系统中各种传感器通用的成像规律与各随机因素的综合影响规律。一方面，通过在轨标定动态监测传感器的特性，研究影像质量客观评价方法，发现影像质量退化机理，通过离轨处理改善影像质量；另一方面，建立运动平台高精度自主定位模型，在各种特定或困难条件下精确确定运动成像平台的空间位置和姿态，以提高遥感影像的对地目标定位精度。2.高分辨率遥感影像的目标特征描述与

3、转换模型人工目标在影像上的特征描述与转换模型是实现遥感数据到空间信息智能转化的理论基础。遥感影像从中低分辨率提高到高分辨率，目标的影像特征发生了显著变化：纹理更丰富、方位更精确、形状更明显、信息会缺失（如遮蔽）或歧义（如阴影）、空间关系更复杂，采用传统的单一光谱特征难以全面描述高分辨率影像上众多复杂的人工目标。如何针对传感器的多样性、成像条件的多变性以及地面目标的复杂性，定义高分辨率遥感影像上包括光谱特征在内的可度量的目标特征集，尽可能完备地描述人工目标，是涉及高分辨率对地观测系统复杂成像机理的科学问题。为描述高分辨率遥感影像的目标特征，需要针对各种典型和感兴趣的地物目标定义目标特

4、征集，并结合实地测量和计算机仿真，根据传感器的成像机理，建立三维目标特征与二维影像特征的映射关系，研究影像目标特征在不同成像方式和条件下的关系及转换模型，以目标为基础建立影像特征库，从而为高分辨率遥感影像目标的自动识别及其向空间信息的智能转化奠定理论基础。3.高分辨率遥感影像的认知模式与机器理解高分辨率遥感影像的认知模式与机器理解是实现遥感数据到空间信息智能转化的核心。由于高分辨率影像上地物尺度变化范围大、几何形状与影像光谱特征多变、各类目标之间关系复杂，现有的高分辨率影像面向对象的多尺度分割信息提取方法难以对复杂人工目标进行准确的认知，也无法对多目标组成的场景进行推理与理解。因此

5、，如何利用有限的关于目标、场景、传感器的先验知识，由影像特征推断完整的复杂目标、建立层次化的场景解析模型是高分辨率对地观测系统中涉及模式识别、计算机视觉和人类感知认知的多学科交叉的科学问题。为了建立可计算的高分辨率影像认知与机器理解模型，需要以目标特征模型为基础，利用多尺度对象的分割、影像目标的特征匹配等方法对人工目标进行识别，根据“像元-特征-目标-场景”的逐层关联过程模型，将影像的机器理解问题转换为顾及上下文多重语义关系描述模型的场景理解问题，实现影像目标识别、场景解译和信息转化。（二）主要研究内容1.高分辨率遥感影像的信息度量与质量改善高分辨率遥感影像的质量决定了遥感数据到空

6、间信息的转化能力。因此，需要研究高分辨率遥感影像的信息度量与质量改善方法，为空间信息的智能转化提供高质量的数据。主要研究内容包括：（1）影像质量评价与信息转化能力的定量关系研究高分辨率遥感影像的质量评价方法、影像质量与信息转化能力的定量关系模型，为高分辨率传感器设计、影像获取模式选择和影像质量改善提供理论依据。内容包括：研究影响高分辨率遥感影像质量的各种系统和随机因素及其综合效果；建立高分辨率遥感影像质量评价的指标体系，并发展相应的质量评价方法；揭示高分辨率遥感影像质量与信息转化能力间的定量关系，实现高分辨率遥感影像的信息转化能力的自动评价。（2）高分辨率遥感影像质量改善方法研究高

7、分辨率遥感影像质量退化机理，建立影像质量改善模型，为空间信息提取提供高质量的影像数据。内容包括：构建高分辨率遥感影像的噪声模型，发展噪声削弱和消除方法；针对高分辨率成像系统，研究高精度调制传递函数测量与恢复方法；针对高分辨率遥感传感器的多样性，研究高精度的多视场拼接方法；针对运动平台偏流角、速高比引起的像移，寻找各种可能的补偿方法。（3）平台振颤对高分辨遥感影像质量的影响与补偿研究运动平台的高频振颤对高分辨率成像质量的影响，寻找相应的补偿方法，保障空间信息提取的可靠性