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altum多光谱相机近地观测的辐射校正与波段配准

Altum多光谱相机近地观测的辐射校正与波段配准

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作者：代萌辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

作为除星载传感器之外的信息获取手段,近地多光谱遥感正在快速发展并服务于农业、林业、环境、生态、交通和产品质量等各领域日益增长的观测需求。各领域的应用需求推动了低空遥感观测平台和多光谱相机的快速发展,同时也迎来了新的数据... 详细信息

作为除星载传感器之外的信息获取手段,近地多光谱遥感正在快速发展并服务于农业、林业、环境、生态、交通和产品质量等各领域日益增长的观测需求。各领域的应用需求推动了低空遥感观测平台和多光谱相机的快速发展,同时也迎来了新的数据处理问题与挑战,尤其是在诸如作物病虫害和育种表型参数等近地观测更为突出。altum作为近几年推出的性价比高、灵活便携的多光谱相机,是多波段CMOS分光式传感器的典型代表,已被广泛使用于无人机、观测架和手持式近地观测。该类型相机是多镜头成像,且各镜头光路相互独立,因此存在基于成像系统的辐射畸变和明显的波段漂移现象,尤其是近地观测时对数据影响更为明显。传统基于卫星遥感的辐射纠正方法多为大气校正减少气溶胶对辐射量的干扰,而鲜有讨论传感器自身带来的辐射扰动;波段配准也多以影像中同名控制点为基础辅以不同的插值模型来匹配两景或多景影像,而对于镜头畸变纠正不足。因此,本文以altum多光谱相机为研究对象,针对其五个光学波段,探讨目前在近地遥感中被广泛应用的多CMOS分光式相机的辐射畸变校正和波段配准问题,主要研究内容与结论如下:(1)探讨altum相机的相关参数,总结其在近地面的优势和不足。针对近地观测研究需求以及存在的问题,从观测样本、试验场地布设、数据采集方式三方面进行试验设计;通过考察实验场,设计一套完备的试验方案,为多套研究数据的采集提供保障。(2)通过分析CMOS传感器辐射特性及其近地面成像过程辐射的主要影响因素,设计altum辐射畸变校正方案,通过耦合渐晕校正、行梯度校正、黑电平校正和传感器曝光与增益,实现对辐射畸变的综合订正;经定性和定量考察,结果表明,校正后的影像有效抑制了成像系统的辐射畸变,亮度均匀且对比度增强,波段1-5不同测距的校正精度平均值分别为4.59%、4.48%、4.29%、1.50%、和2.58%。(3)依据altum相机各波段光路传输和成像模型,首先标定绿波段为参考波段,通过单镜头成像模型与多镜头间位置关系建立波段间坐标转换关系,并结合波段单应性建立多波段配准模型。对比实验表明,传统仅通过波段转换关系的配准,在近地遥感应用中残留不可忽略的误差,而本模型在观测高度低至7米时仍可达到小于0.5个像元的配准精度。该论文有图38幅,表13个,参考文献88篇。

关键词： altum多光谱相机辐射校正波段配准波段转换模型单应性

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