MODIS V4算法在观测天顶角较大或太阳天顶角较大时会出现火点漏判现象, 针对这个问题, 通过数值模拟的方法分析了由明火与背景地物组成的火点像元的亮温在不同观测几何条件下的变化, 并在MODIS V4算法基础上提出了针对环境卫星红外相机的基于观测几何的遥感火点监测算法.通过高分辨CCD数据建立烟羽掩码对多景环境卫星火点监测结果进行了验证.与MODIS火点产品对比, 环境卫星在火点定位以及小面积火点识别方面具有优势.

基于反射高光谱快速、无损的检测优势, 以不同历史时期考古土壤作为光谱信息来源, 应用相关分析和多元变量统计方法, 构建了历史时期土壤重金属含量的高光谱反演模型.结果表明, Cd、Cr、Cu、Ni和Pb含量与原始光谱在400～550nm和1000～2500nm存在显著相关, 微分转换有助于提取土壤中重金属元素信息.一阶微分光谱的多元线性逐步回归模型为反演历史时期土壤重金属含量的最佳模型, 其判定系数最小为0.92, 均方根误差最大为1.83.As与反射光谱相关性受到铁的氧化物、有机质及碳酸盐类矿物的影响; Cd、Cu和Ni主要受到铁的氧化物、粘土矿物和有机质的影响; Cr则受多种因素综合作用, 情况较复杂; Pb主要受到铁的氧化物和粘土矿物的影响.

为了探讨光学遥感数据反演雪水当量可行性, 2009和2010年2月对新疆北疆地区雪密度等参数进行了野外观测.运用连续统去除法对不同类型积雪光谱吸收特征进行分析得出1028nm、1252nm、1494nm和1940nm附近雪深对光谱吸收深度影响显著, 积雪深度越大, 光谱吸收深度越小.以500m 中分辨率成像光谱仪MODIS影像为光学遥感数据源, 建立包括MODIS 通道5和6反射率、高程和雪压的统计样本, 回归拟合建立了雪压遥感算式.模型评价结果为雪深小于30cm, 均方根误差0.075, 预测值与实测值相关系数0.72.

通过三维计算机模型TRGM模拟分析了抽穗期雄穗对玉米冠层热辐射方向性的影响, 并利用高架车平台和热像仪进行了地面遥感观测验证.结果表明, 雄穗的存在对整体冠层的热辐射方向性特征影响较小, 在建模和反演过程中可以忽略.

针对叶面积指数(LAI)经典统计反演模型存在估算效果不理想以及反演效率低等问题, 提出了一种基于农学物候的数据分割与主成分分析结合的遥感估算方法.综合了原始光谱和微分(或差分)光谱主成分信息作为自变量, 融入了以农学物候为先验的数据分割思想, 并引入了多尺度建模方式参与反演过程.以冬小麦为实验对象, 进行数值模拟和比较分析.结果显示, 该方法既能有效地提高整体估算精度, 又能显著地改善数据饱和问题, 且在全样本遍历时体现了稳定鲁棒性.

传统的独立分量分析并不适用于高光谱遥感图像的混合像元解混, 因为图像中各端元的分布不是相互独立的.针对这一问题, 提出了一种有约束的独立分量分析方法, 来实现遥感图像混合像元的盲分解.通过在独立分量分析的目标函数中引入丰度非负约束与丰度和为一约束, 改变了传统的独立性假设.同时, 为了更好地适用于遥感数据分析, 还提出了一种自适应的丰度建模方法来描述数据的概率分布, 对各种不同的遥感数据进行建模.仿真数据和真实高光谱数据的实验结果表明, 作为一种无需光谱先验信息的算法, 具有更高的分解精度, 为高光谱遥感图像混合像元的盲分解提供了一种有效的解决手段.

提出了一种适用于红外弱小点目标增强的超分辨重建技术.为实现这一目标, 首先引入基于图像稠密描述的特征流场, 然后将计算得到的高精度流场用于相邻帧配准, 通过图像融合和不断迭代得到高分辨重建图像.实验表明, 对图像进行超分辨处理后, 弱小目标的分辨率可以得到有效增强, 局部信噪比可以得到提升, 复杂背景可以得到抑制.

Rayleigh商二次相关滤波器(RQQCF)是一种重要的目标检测方法, 但其直接对原始图像数据进行操作, 目标检测效果不总是很理想. 核方法可以描述图像的高阶统计特性, 有效抑制噪声及杂波, 提高目标检测效果.将Rayleigh商二次相关滤波器映射到高维核特征空间, 完整推导核Rayleigh商二次相关滤波器(KRQQCF), 提出用核特征提取方法解决其实现问题, 并将算法用到红外目标检测中. 实验中以核主成分分析(KPCA)特征提取方法为例, 用真实场景下采集的红外数据对KRQQCF的性能进行检验, 结果表明KRQQCF的性能明显高于RQQCF, 该方法能实现对红外目标的准确检测, 是一种有效的红外目标检测方法.

针对多光谱红外图像序列中未知光谱辐射强度、位置和速度的弱小运动目标检测问题, 建立了与之相应的基本框架模型.对于这种含参信号的复合假设检验问题, 采用广义似然比检验(GLRT)得到了该问题的检测算子, 同时利用速度滤波器组在实际应用中实现了该检测算子.从理论角度估计了该算法的虚警概率和检测概率, 并通过计算机仿真验证了上述分析结果.为了评估该算法的有效性, 采用人工合成的多光谱红外图像序列对其进行测试, 结果说明该算法对于低信噪比条件下的弱小运动目标具有良好的检测效果.

基于超完备字典的图像稀疏表示是一种新的图像表示理论, 利用超完备字典的冗余性可以有效地捕捉图像的各种结构特征, 从而实现图像的有效表示.针对红外小目标检测问题, 提出了一种基于图像稀疏表示的检测方法, 该方法采用二维高斯模型生成样本图像, 继而构造超完备目标字典, 然后依次提取测试图像的图像子块并计算其在超完备字典中的表示系数, 背景和目标的表示系数有着显著的差异, 最后通过一个量化指标来判别该子图像块是否含有小目标, 实验结果证实了所提方法的有效性.

提出了一种将剪切波变换与贝叶斯统计机理相结合的背景抑制新方法来解决红外搜索跟踪系统探测复杂空中和地面背景杂波中的弱小目标这一难题.根据红外图像中目标和背景杂波的不同分布特性, 首先, 采用剪切波变换对原始红外图像进行多尺度和多方向分解, 获得原始图像的多尺度和方向细节特征, 然后, 通过应用高斯尺度混合模型进行处理, 从而将红外图像中弱小目标和背景杂波分离, 达到抑制背景的目的, 最后采用经典的自适应阈值分割技术得到目标图像, 最终实现目标检测.与二维最小均方误差滤波方法相比较, 几组实验结果显示, 对弱小目标复杂背景具有较好的抑制效果.

针对山区高分辨率雷达卫星Radarsat-2图像的严重几何变形, 提出了一种新的双视向雷达图像几何校正方法.实验证明该方法可以有效祛除地形引起的各种几何变形, 防止地形引起的后向散射系数的失真, 特别是能够有效祛除叠掩和阴影的影响, 而这个问题是基于单幅雷达图像的传统几何校正方法无法解决的.为合成孔径雷达(SAR)图像在山区的推广应用提供了重要手段.

给出了一种无监督SAR图像变化检测算法, 它不需要分布假设, 而是通过联合灰度直方图的分布特性进行判别.算法利用自适应边缘检测提取训练数据, 通过Fisher分类器对联合直方图进行判别分析, 得到不同小波层待检测点隶属度, 并根据邻域关系以及上下文进行融合, 得到最终检测结果.对真实SAR图像进行检测, 得到了较好的检测结果.

激光雷达主动成像有别于各类被动成像的一个显著优势就是可以直接生成目标的距离图像, 与常规光学图像相比距离图像具有一些不同的统计特性, 当距离图像中存在多目标时统计直方图具有明显的多峰结构特征.通过对距离图像统计直方图峰值的提取实现了对距离图像的目标提取, 利用最小外接矩形拟合及目标距离数据获取了目标的实际尺寸、矩形拟合度等信息, 并由此实现了对目标的分类.运用该方法处理实际的距离图像, 达到了预期的目标.

针对日益严重的天然气管道泄漏问题, 研制了一台基于吸收光谱技术的实用化机载天然气管道泄漏监测红外激光雷达.介绍了该仪器的工作原理, 论述了该仪器的系统构成、设计方法, 探讨了高精度激光稳频, 实时定标系统等关键技术.地面试验和机载试验数据的分析结果证明了该仪器的工程实用性.

风云二号(简称FY-2)系列静止气象卫星目前已成功发射多颗, 其搭载的主要探测仪器是“可见光红外自旋扫描辐射计(简称VISSR)”, 该仪器的可见光通道是采用多元并扫获取图像的, 以提高图像的分辨率, 但是由于卫星探测器件和放大电路的固有差异及地面标定的局限性, 输出的可见光图像信号仍存在一定的不均匀性.本文从几种角度对此类不均匀性进行了定量分析, 并且提出了通过地面遥控卫星和遥感图像处理相结合的方法, 提高探测资料的一致性.经过分析和实际应用, 取得非常好的效果, 为卫星的长期业务运行和应用提供了重要依据.

杂草的识别分类在精准农业的变量喷施中具有重要的作用.因此提出了一种新的基于SVM(支持向量机), 利用决策二叉树在可见/近红外图像中识别作物和杂草的方法.根据近红外波段的光谱特性, 利用阈值法实现了植物和土壤背景的分割.将植物冠层的多光谱反射特征、纹理特征和形状特征相结合, 采用最大投票机制算法构造合理的决策二叉树, 实现了分类.对玉米幼苗及其伴生杂草的识别结果表明, 基于SVM, 利用决策二叉树的多类分类, 可极大的提高分类精度, 满足农业应用的实时性要求, 与其他方法相比具有较好的结果.