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《南极冰貌卫星影像条带噪声的剔除》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第16卷第1期极地研究Vol.16,No.12004年3月CHINESEJOURNALOFPOLARRESEARCHMarch2004研究论文南极冰貌卫星影像条带噪声的剔除鄂栋臣沈强(武汉大学中国南极测绘研究中心,武汉430079)提要本文在简要叙述条带噪声形成原因的基础上,针对南极地区的ASTER1A的可见光影像中出现的条带噪声的现象,通过设计了基于切比雪夫窗、凯瑟窗的FIR滤波器和约束最小二乘FIR滤波器对其条带噪声进行剔除,这两种滤波器能够尽可能地剔除条带,同时使影像的灰度分布发生最小畸变。并通过与其他方法(例如:低通滤波,直方图匹配等)比较,说明这两种滤波的
2、方法优于其他的方法。关键词高级星载热辐射热反射探测仪(ASTER)去条带快速傅立叶变换有限冲击响应数字滤波器(FIR)低通滤波直方图匹配矩匹配1南极地区ASTER卫星数据与条带噪声问题南极大陆被太平洋、大西洋和印度洋所环绕,是距离人类最远的一块孤立的大陆,其特殊的地理和气候环境使人类很难接近它,在很大程度上限制了人类对它的考察与研究。借助于现代的遥感技术在很大程度上可以打破这种气候和地理环境所造成的限制,尤其遥感技术用于南极地图的绘制显示出其无可比拟的优越性。由于南极地区为高纬度地区,而且全是冰雪覆盖地区,要利用卫星影像来获取南极地区的数字高程模型(DEM)既要求影
3、像的轨道接近90°又要求立体像对成像时的条件(包括:外部气候,太阳辐照度,成像仪器的性能要素等)基本相同,而且还要求相对比较高的地面精度。综合考虑这些因素,在这里选择ASTERL1的VNIR中的3N,3B两个波段。由于南极地区获取地面控制点比较难,所以在生成DEM时能使用的控制点是有限的。这就要求在选择立体像对的关联点、检测点时要求误差比较小,才能达到比较好的精度。在实际的处理中,首先遇到的问题是南极地区ASTERL1的VNIR中的3N波段的条带噪声比较严重。严重影响了我们选择地面控制点、关联点和检测点。为此必须首先剔除[收稿日期]2003年12月收到来稿,2004
4、年2月收到修改稿。[基金项目]国家测绘局重点项目(项目编号:1469990324236-04-06)。[作者简介]鄂栋臣,武汉大学中国南极测绘研究中心主任、博士生导师,从事极地测绘遥感应用研究。2极地研究第16卷这些噪声。本文选取了东南极埃默里冰架(IMERYICESHELF)一块618×715像素的3N波段的图像,影像数据由武汉大学中国南极测绘研究中心提供,影像的获取时间是2002年8月23日。为了对比各种方法的结果,特别选择了地物有明显差别的地区。1999年12月18日由日本通产省(MITI)开发的高级星载热辐射热反射探测仪(ASTER)搭载在美国地球观测系统(
5、EOS)发射的Terra卫星上成功升天,开始执行其使命。ASTER项目的主要目的是深入了解地球表面或近地面以及较低大气层发生的各种局部和区域尺度过程,其中包括地表和大气的相互作用.ASTER传感器分成三个独立的子系统,分别处于可见光/近红外、短波红外、热红外波段,技术参数见表1(StevendeJongandRaymondSluiter,2003)ASTER影像的第一至第三波段位于可见光/近红外部分,空间分辨率为15米;第四至第九波段位于短波红外部分,空间分辨率为30米;第十至第十四波段位于热红外部分,地面分辨率为90米。比较ASTER与专题制图仪(TM)(技术参数
6、见表2),不难发现:无论在可见光/近红外、短波红外还是在热红外部分,ASTER的光谱分辨率都高于后者。ASTER的时间分辨率为1次/15天。ASTER可见光子系统由三排,每排5000个CCD传感器组成,其中4100个CCD用于常规观测。自从1999年发射升空以来,ASTER以其优质的数据质量,在广泛的科学研究领域取得了很好的效果。一般来讲,如果影像获取的地区的地物丰富,成像条件较好,ASTER数据不会有很明显的条带噪声。但是由于南极地区的地理景观特殊,以雪为主调,雪面反差较小,雪与其他地物间的反差又过大,在成图处理中出现两种特殊的现象:将雪面反差拉大时,条带噪声也随
7、之出现,而其他地物(裸岩、海水、冰川阴影、海面薄冰等)的密度都向表1ASTER技术参数Table1.ASTERtechnicalspecifications子系统(ASTER)波段数光谱范围(μm)空间分辨率(m)10.52—0.6020.63—0.69VNIR(可见光与近红外)153N0.78—0.863B0.78—0.8641.600—1.70052.145—2.18562.185—2.225SWIR(短波红外)3072.235—2.28582.295—2.36592.360—2.430108.125—8.475118.475—8.825热红外128.925
