作者单位
摘要
1 北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室,北京 100081
2 中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室,国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心), 北京 100081
3 许健民气象卫星创新中心,北京 100081
基于美国国家极地操作环境(NPP)卫星可见光红外成像辐射仪(VIIRS)的红外和微光遥感数据开展夜间火点检测识别研究,并提出一种联合微光辅助红外遥感数据的夜间微小火点识别(FRJLI)算法。首先,采用VIIRS多天数据融合获得研究区的城市灯光背景图,为火点检测消除城市灯光影响;然后,在传统红外通道火点识别算法的基础上,联合微光通道的火点阈值调试,通过多通道阈值判别、绝对火点识别和上下文判别得到最终的识别结果。以韩国2022年3月4—13日森林火灾和蒙古国2022年4月18—19日草原火灾案例进行实验,根据夜间假彩图和植被指数验证了FRJLI算法识别火点的正确性,分析每天识别火点的亮温和辐射值关系,得出红外与微光数据的相关性及敏感性差异,FRJLI算法较NASA官方火点产品或其他火点算法结果具有更高的识别质量,特别是提高了微小火点的识别率,为更高效准确地识别火点提供了技术支持。针对森林和草原火点的识别效果表明,该算法适用性更广。
遥感 VIIRS 微光 红外波段 夜间火点识别 联合识别 
光学学报
2024, 44(8): 0828001
作者单位
摘要
1 山东科技大学测绘与空间信息学院,山东 青岛 266590
2 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,湖北 武汉 430079
3 自然资源部第一海洋研究所,山东 青岛 266061
4 中国科学院微小卫星创新研究院,上海 201210
5 上海微小卫星工程中心,上海 201210
提出一种顾及姿态误差时空变化的全谱段光谱成像仪(VIMS)定位精度提升方法。通过分析高分五号02星(GF-5B卫星)181 d的星敏感器低频误差规律,以分段傅里叶级数模型为基础,利用时序化、多空间补偿策略,统一了非基准与基准定姿模式之间的低频误差特性,补偿低频误差对影像几何定位的影响。研究结果表明,所提方法将VIMS可见光近红外影像无地面控制几何定位精度从4.274 pixel优化至1.867 pixel,且对不同时相、不同区域的光学影像均有良好的精度提升效果。
遥感 姿态低频误差 几何定位精度 高分五号02星 全谱段光谱成像仪 
光学学报
2024, 44(12): 1228004
曲友阳 1,2,3钟兴 1,*戴路 1范林东 1,2,3徐开 1
作者单位
摘要
1 长光卫星技术股份有限公司,吉林长春3002
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033
3 中国科学院大学,北京100049
从控制的角度综述了多功能、高质量成像需求下,超稳定、超精确、超敏捷高分辨率光学遥感卫星精密敏捷控制的关键技术和研究进展。以卫星成像与姿态控制系统性能的关系为基础,从姿态机动能力与多功能成像、姿态确定精度与成像质量和姿态控制精度与成像质量三个方面论述了精密敏捷控制技术对光学遥感卫星成像的重要性。在此基础上,结合光学遥感卫星姿态控制系统的组成及原理,分析了影响姿态控制精度和姿态机动能力的主要因素,对高精度姿态确定、精密姿态控制和敏捷姿态控制三个关键技术方向进行了讨论和总结。最后,综合当前技术的发展趋势,围绕一体化成像控制的设计思想展望了精密敏捷控制技术未来的发展趋势,为实现高分辨率光学遥感卫星多功能、高质量成像控制提供了理论依据和工程参考。
光学遥感卫星 多功能成像 高质量成像 精密敏捷控制 一体化成像控制 optical remote sensing satellite multi-functional imaging high-quality imaging precision and agile control integrated imaging control 
光学 精密工程
2024, 32(5): 678
作者单位
摘要
江西理工大学 信息工程学院,江西赣州341000
针对当前基于深度学习的遥感图像超分辨率重建模型部署时对硬件要求较高,本文设计了一种轻量级基于重参数化的残差特征遥感图像超分辨率重建网络。首先,采用重参数化方法设计了一种残差局部特征模块,以有效地提取图像局部特征;同时考虑到图像内部出现的相似特征,设计了一个轻量级的全局上下文模块对图像的相似特征进行关联以提升网络的特征表达能力,并通过调整该模块的通道压缩倍数来减少模型的参数量和改善模型的性能;最后,在上采样模块前使用多层特征融合模块聚合所有的深度特征,以产生更全面的特征表示。在UC Merced遥感数据集上进行测试,该算法在遥感图像3倍超分辨率下的参数量为539 K,峰值信噪比为30.01 dB,结构相似性为0.844 9,模型的推理时间为0.010 s;而HSENet算法的参数量为5 470 K,峰值信噪比为30.00 dB,结构相似性为0.842 0,模型的推理时间为0.059 s。实验结果表明,该算法相比HSENet算法,参数量更少,运行速度较快,且峰值信噪比与结构相似性也有一定的提高。在DIV2K自然图像数据集上进行测试,该算法的峰值信噪比和结构相似性相比其他算法也有一定的优势,表明该算法的泛化能力较强。
超分辨率 遥感图像 全局上下文 重参数化 残差网络 super resolution remote sensing images global context re-parameterization residual network 
光学 精密工程
2024, 32(2): 268
作者单位
摘要
江苏大学电气信息工程学院,江苏 镇江 212013
激光点云技术可用于苗圃树木生长状态监测与管理,为农业植保机器人提供有效的靶标信息。为了进一步提高树种分类和树冠、树干内部分割的精准性,提出一种基于改进PointNet++的激光点云苗圃树木分类与分割方法。首先,调整PointNet++深度网络邻居点云的相对特征值,同时融合三维点云的低维和高维特征,充分利用各层级点云的特征。然后,将坐标注意力模块与注意力池化融合,进一步增强局部特征提取的能力,提高分类和分割的准确性。最后,针对苗圃常见树木自制了包含7类苗圃景观树木点云的数据集并用于实验。实验结果表明,提出的树种识别方法总体精度可达92.50%,平均类别精度为94.22%;提出的树冠、树干分割方法的平均交并比为89.09%。所提方法在分类和分割性能方面均明显优于经典的PointNet和PointNet++,能够为苗圃树木检测识别和农业机器人作业提供更精确的信息。
遥感 激光雷达 深度学习 树种分类 苗圃树木树冠和树干分割 PointNet++ 
中国激光
2024, 51(8): 0810001
作者单位
摘要
电子科技大学 资源与环境学院,成都 611731
数字信号处理是一门理论与实践结合性很强的课程,结合遥感科学与技术专业的特点以及实际应用,设计了一个基于MATLAB的数字信号处理综合课程实验。该实验以GRACE卫星Level 2数据为研究对象,通过信号频谱分析、滤波器设计和处理等操作,从而实现高精度快速减小数据条纹噪声。该综合实验覆盖了数字信号处理课程的主要关键知识点,有利于学生形成较完整的数字信号处理知识体系,培养了学生将抽象的理论知识应用于实际遥感处理的能力。
数字信号处理 MATLAB 综合实验 GRACE 遥感 digital signal processing MATLAB comprehensive experiment GRACE remote sensing 
实验科学与技术
2024, 22(1): 57
于慧娟 1,2王玉冰 1,*赵树华 1,2张明时 1,2[ ... ]王立军 1
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学光电学院,北京 100049
在应用于自动驾驶的相位调制连续波(PhMCW)激光雷达测距系统中,测量中频(IF)信号的脉冲宽度是关键问题,时间数字转换器(TDC)模块对IF信号的测量决定了PhMCW激光雷达的测距范围与精度。然而传统的TDC实现方法测量范围很小,且实现大测量范围时系统复杂度高,难以应用于自动驾驶。为了实现高精度大范围的TDC模块,采用基于现场可编程门阵列(FPGA)的严格计数链法,在保证比较高的测量精度的前提下,增加很少的资源使用量就可以扩大测量范围,设计简单。该TDC模块能够实现1.24 μs的时间测量范围,对应最大探测距离为186 m。利用信号源产生不同脉宽的被测信号进行实际测试,获得了最佳为26.42 ps的测量精度,对应测距精度为3.96 mm,优于现有商用激光雷达50 mm的测距精度。对200 ns脉宽的过采样数据包进行了频谱分析,证明了TDC测试结果受开关电源噪声影响。最后,搭建PhMCW激光雷达系统进行应用验证,实现了0.3~7 m飞行时间探测,从而证明了该TDC测量方法的可行性。该方法在激光雷达测距领域具有广阔的应用前景。
遥感 激光雷达 现场可编程门阵列 时间数字转换器 相位调制连续波 中频信号 
中国激光
2024, 51(8): 0810002
付青 1,2,3郭晨 1,2,3罗文浪 1,2,3,*谢世坤 1,2,3
作者单位
摘要
1 井冈山大学电子与信息工程学院,江西 吉安 343009
2 江西省农作物生长物联网技术工程实验室,江西 吉安 343009
3 吉安市农业遥感重点实验室,江西 吉安 343009
针对不同时相卫星影像匹配效果差的问题,提出基于各向异性滤波的相位一致性的卫星影像匹配方法。首先,利用各向异性滤波建立图像非线性尺度空间,再利用相位一致性模型计算每个尺度下的最大矩图。其次,在每个尺度下的最大矩图上利用分块Shi-Tomasi算法提取特征点,再通过Log-Gabor滤波器建立多尺度多方向的幅值响应,并计算图像的最大幅值响应及其最大幅值的方向索引。然后,在极坐标系下,基于OpenMP并行计算实现特征描述符加速构建,再进行影像匹配与误匹配剔除。最后,利用6组不同时相、不同视角、辐射差异明显的卫星影像进行实验,实验结果表明,所提出的匹配方法明显优于传统的尺度不变特征变换(SIFT)算法和目前较为先进的辐射变化强度特征转换(RIFT)、绝对相位一致性梯度直方图(HAPCG)等算法。
遥感 各向异性滤波 非线性辐射差异 相位一致性 非线性尺度空间 影像匹配 
光学学报
2024, 44(6): 0628007
作者单位
摘要
1 中国科学院空天信息创新研究院遥感卫星应用国家工程实验室,北京 100094
2 中国科学院大学,北京 100049
3 中国资源卫星应用中心,北京 100094
根据句芒号足印影像特点,提出一种针对复杂背景噪声的激光光斑质心提取方法:基于灰度转换模型去除地物背景,结合距离约束、高斯滤波和大津阈值分割去除影像噪声,并利用灰度重心法计算质心坐标。使用所提方法对多种地物类型仿真光斑和实测光斑进行质心提取,结果表明:所提方法的质心提取均方根误差约为0.074 pixel,最大误差约为0.482 pixel,对句芒号光斑影像的适应性较好。对句芒号足印影像光斑开展了稳定性分析,结果表明,所有激光波束的光斑质心坐标的标准差小于0.34 pixel,激光器与光轴监视相机的相对几何关系较为稳定。所提方法可用于激光光斑质心提取及稳定性监测,对句芒号激光数据处理和应用有一定参考价值。
遥感 足印影像 激光光斑 影像噪声 光斑质心提取 
光学学报
2024, 44(6): 0628005
刘磊 1,2,*李书磊 1,2,**胡帅 1,2曾庆伟 1,2
作者单位
摘要
1 国防科技大学气象海洋学院,湖南 长沙 410073
2 中国气象局高影响天气重点开放实验室,湖南 长沙 410073
回顾和总结了远红外高光谱大气遥感的理论基础,从大气吸收和冰晶粒子散射敏感性的角度介绍了远红外高光谱遥感冰云参数的优势。对远红外高光谱大气遥感仪器的发展脉络进行了梳理和总结,重点对相关仪器的参数及关键技术问题进行了讨论。概述了远红外高光谱冰云特性遥感的主要方法,展望了远红外高光谱技术未来在冰云探测中的应用潜力,并提出了研究思路与方案,以为后续远红外高光谱大气遥感技术研究提供一定的参考。
遥感 远红外 高光谱 冰云 
光学学报
2024, 44(6): 0600002

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