據國家航天局宣布，2016年4月厄瓜多爾地震后，厄瓜多爾請求中國提供地震信息，在接到請求后，國家航天局緊急調動高分二號衛(wèi)星對厄瓜多爾受災地區(qū)進行觀測，獲取了受災地區(qū)影像圖。影像圖圖像清晰，層次分明，清晰反映了震區(qū)受災情況，為厄瓜多爾及時掌握災情，開展救援工作提供了信息支持。
這一切的幫助，都得益于近些年我國深入實施高分專項。高分專項也被稱為“天眼工程”，自2013年高分一號衛(wèi)星發(fā)射以來，高分二號、高分四號、高分三號等高分系列衛(wèi)星陸續(xù)發(fā)射。這意味著，我國已經形成了一個相對全面的對地觀測系統(tǒng)。
圖 厄瓜多爾震災現場
如此神通廣大的“天眼”，線陣推掃成像方式是獲取高分辨率光學衛(wèi)星影像的關鍵。
為了提高光學影像的空間分辨率，常采用長焦鏡頭，而長焦鏡頭會導致觀測視場變窄的問題，為了增加觀測視場角，常采用多片CCD（電荷耦合元件）拼接或多臺相機同時觀測的成像方式。隨著實時寬覆蓋獲取衛(wèi)星地面影像需求的增加以及寬視場多相機系統(tǒng)設計技術、寬視場影像拼接技術的發(fā)展，多相機系統(tǒng)在遙感成像領域的應用越來越多。
在利用多臺相機同時推掃觀測的情況下，每臺相機擁有一套獨立的光學系統(tǒng)，遵循各自的幾何成像模型，這給后續(xù)的幾何處理帶來額外的工作。因此，一種既能保證幾何精度又不增加常規(guī)后續(xù)處理工作量的光學遙感衛(wèi)星多相機影像拼接方法是實現遙感數據智能處理的一個關鍵技術。
圖 高分二號衛(wèi)星多相機系統(tǒng)成像及影像拼接示意圖
近日，武漢大學測繪遙感信息工程國家重點實驗室王密教授團隊，從光學遙感衛(wèi)星多相機系統(tǒng)的成像特點及設計特點出發(fā)，提出了一種基于虛擬大相機的多相機影像高精度拼接方法。
圖 虛擬大相機示意圖
利用高分一號與高分二號的多相機影像進行拼接實驗，采用基于相機虛擬化的方法，通過在多相機系統(tǒng)中建立無畸變的虛擬大相機模型，對多相機影像在虛擬大相機坐標系下進行中心投影重成像，實現多相機的中心投影拼接，在獲得高質量的拼接影像的同時，獲得其高精度的有理函數模型信息。具體研究成果發(fā)表在光學學報第八期 。
該方法在本體坐標系下構建一個覆蓋多相機全視場、零畸變的虛擬大相機，通過虛擬大相機與各單相機的幾何成像關系，得到在虛擬大相機坐標系下的拼接影像，同時獲得拼接影像的高精度有理函數模型，為后期處理提供整體寬覆蓋的一級產品。實驗通過定性與定量的方法證明，該方法在不同相機數量、不同分辨率、不同地形覆蓋的復雜情況下均能實現目視無縫拼接并能保證較好的幾何精度，為后續(xù)系統(tǒng)幾何糾正及幾何精校正等處理奠定了基礎。
研究人員表示后續(xù)將針對未來即將發(fā)射的多顆海洋衛(wèi)星上搭載的多相機成像系統(tǒng)進行相關的實驗與分析工作。
武漢大學測繪遙感信息工程國家重點實驗室王密教授團隊合影：右3為王密教授，右2是程宇峰博士。
論文信息：
程宇峰 , 金淑英 , 王密 , 常學立 , 朱映 . 一種光學遙感衛(wèi)星多相機成像系統(tǒng)的高精度影像拼接方法 [J]. 光學學報 ,2017,37(8):0828003.
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