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推扫式多光谱遥感相机动态范围拓展方法

孙武 韩诚山 吕恒毅 薛旭成 胡长虹

孙武, 韩诚山, 吕恒毅, 薛旭成, 胡长虹. 推扫式多光谱遥感相机动态范围拓展方法[J]. 中国光学(中英文), 2019, 12(4): 905-912. doi: 10.3788/CO.20191204.0905
引用本文: 孙武, 韩诚山, 吕恒毅, 薛旭成, 胡长虹. 推扫式多光谱遥感相机动态范围拓展方法[J]. 中国光学(中英文), 2019, 12(4): 905-912. doi: 10.3788/CO.20191204.0905
SUN Wu, HAN Cheng-shan, LV Heng-yi, XUE Xu-cheng, HU Chang-hong. Dynamic range extending method for push-broom multispectral remote sensing cameras[J]. Chinese Optics, 2019, 12(4): 905-912. doi: 10.3788/CO.20191204.0905
Citation: SUN Wu, HAN Cheng-shan, LV Heng-yi, XUE Xu-cheng, HU Chang-hong. Dynamic range extending method for push-broom multispectral remote sensing cameras[J]. Chinese Optics, 2019, 12(4): 905-912. doi: 10.3788/CO.20191204.0905

推扫式多光谱遥感相机动态范围拓展方法

doi: 10.3788/CO.20191204.0905
基金项目: 

吉林省自然科学基金资助项目 20150520059JH

详细信息
    作者简介:

    孙武(1990-), 男, 山东滕州人, 博士, 2013年于哈尔滨工业大学获得学士学位, 2018年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得博士学位, 主要从事航天遥感成像电子学及图像处理的研究。E-mail:sunwuhit@163.com

    韩诚山(1972-), 男, 辽宁盖州人, 博士, 研究员, 博士生导师。1993年于吉林工业大学获得学士学位, 1998年、2004年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所分别获得硕士、博士学位, 主要从事空间相机自动控制技术研究。E-mail:xuan_han@yahoo.com.cn

  • 中图分类号: P236;TN386.5

Dynamic range extending method for push-broom multispectral remote sensing cameras

Funds: 

Natural Science Foundation of Jilin Province 20150520059JH

More Information
  • 摘要: 为了提高推扫式航天遥感相机的动态范围,对TDI-CCD(Time Delay Integration-Charge Coupled Device)的全色谱段和多光谱谱段积分级数的特殊设置方法、相应图像的插值与融合方法进行研究。首先,介绍了常见的TDI-CCD的像元尺寸和谱段构成等参数,以及现有高分辨率多谱段融合图像的获取方法,分析了常规的积分级数设置规律。接着,提出在提高全色谱段的积分级数,降低多光谱谱段积分级数的情形下,分别获取各个谱段的灰度数据,为提高相机的动态范围提供原始数据。最后,针对性地提出了图像的融合、插值算法,可以得到高动态范围、高分辨率的全色图像。实验和计算结果表明:该方法能够有效提高相机的动态范围,当P谱段积分级数提高2倍,全色谱段降低为原来的1/4时,最终获取的融合图像动态范围可以提高18.06 dB。基本满足应用单排TDI CCD提高推扫式航天遥感相机动态范围的要求。

     

  • 图 1  Bx谱段图像与P谱段图像的像元对应关系

    Figure 1.  Corresponding relationship of pixels betweene Bx band image and P band image

    图 2  两个积分级数各自对应的P谱段图像

    Figure 2.  Two images of band P with different values of MP

    图 3  按照第二组积分级数设置所得到的8个B谱段图像

    Figure 3.  Eight images of band B when selecting the second group of TDI stages

    图 4  ΓB:由8个B谱段图像融合所得到的灰度图像

    Figure 4.  ΓB:gray image fused from the 8 images of band style="class:table_bottom_border"

    图 5  ΓBIN:上采样后的ΓB

    Figure 5.  ΓBIN:ΓB image after upsampled

    图 6  ΓHDR:由ΓBINΓP融合得到的高动态范围图像

    Figure 6.  ΓHDR: the HDR image fused by ΓBIN and ΓP

    图 7  灰度调整后的高动态范围图像

    Figure 7.  HDR image after a grayscale adjustment

    表  1  商业高分辨率遥感卫星地面像元分辨率

    Table  1.   Ground pixel resolution of commercial high-resolution remote sensing satellites(nadir)

    卫星 P谱段地面像元分辨率δp/m B谱段地面像元分辨率δb/m δb/δp
    IKONOS 1 4 4
    SPOT5 5 10 2
    QUICKBIRD 0.61 2.44 4
    ALOS 2.5 10 4
    KOMPSAT 1 4 4
    WorldView-3 0.31 1.24 4
    Beijing-1 4 32 8
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    表  2  两组积分级数设置

    Table  2.   Two groups of TDI stages

    谱段 第一组积分级数 第二组积分级数
    P 32 64
    B1 24 6
    B2 12 3
    B3 12 3
    B4 24 6
    B5 12 3
    B6 24 6
    B7 12 3
    B8 24 6
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-12-07
  • 修回日期:  2019-01-15
  • 刊出日期:  2019-08-01

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