基于纹理字典的星地协同处理遥感数据的算法研究

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1、UniversityofScienceandTechnologyofChina硕士学位论文论文题目于理■的星地切同里感教据的算法研先作者姓名学科专业信息与通積工程导师姓名王完成时间二—五年五月肀逾科嗲軟水大嗲硕士学位论文基于纹理字典的星地协同处理遥感数据的算法研究作者姓名：耿浩学科专业：信息与通信工程导师姓名：王培康教授完成时间：二一五年五月UniversityofScienceandTechnologyofChinaAthesisforMaster'sdegreeTheAlgorithmsforRemot

2、eSensingDatabasedontheSatellite-earthCoordinationUsingDictionariesAuthor'sName:HaoGengspeciality：中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别如以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研宄成果。与我一同工作的同志对本研宂所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：辦签字日期：》厂丨么中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为

3、申请学位的条件之一学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。口保密（年）作者签名：、导师签名签字日期：■签字日期：七摘要摘要随着遥感数据获取技术的快速发展，我国已经初步建立了以卫星、无人机、平流

4、层气球等多种空间信息获取手段为基础的空天一体化对地观测平台。随之产生了海量的遥感数据。无法及时下传、处理数据不仅浪费了资源也可能遗漏重要的信息。论文基于遥感图像的稀疏性等特点，提出遥感数据“星上稀疏表征下传稀疏域信息地面数据重建”的在轨数据动态更新方法。整体技术思路是卫星和地面的联合智能处理，即星上进行稀疏表征，地面进行海量信息的字典学习处理过程，将卫星和地面站的信息进行可控信息量的交互，从而形成星上和地面联合处理的有机整体。本文总结了国内外稀疏表征理论的相关研宄内容，阐述了稀疏编码、字典学习以及压缩感知的

5、经典算法机理。同时，在分析了这些算法的优缺点后提出了三种改进的算法。分别是基于粒子群优化的字典学习算法、基于动态式增量原子更新的地面遥感图像字典学习算法和以参考图像为先验知识的压缩感知算法。通过定性和定量的性能比较，证明了这些算法不仅可以更加精确、有效的表征遥感图像，也满足论文提出的星地协同处理遥感数据的整体思路要求。关键词星地协同稀疏表征字典学习粒子群优化压缩感知ABSTRACTABSTRACTWiththetechniqueadvancesofobtainingremotesensingdata,our

6、countryhasestablishedtheobservationmechanismbasedonavarietymeansofspatialinformationacquisitionincludingsatellite，目录目录馳论文背景与研究意义课题国内外研究现状构建字典的研究现状稀疏编码的研宄现状论文研宄内容与组织框架论文主体思路论文主要研究内容论文章节安排第章图像的稀疏表征理论图像的稀疏表征理论稀疏编码算法基追踪算法匹配追踪算法正交匹配追踪算法字典学习理论字典学习步骤字典学习的经典算法算法性能

7、的评价评价重建图像质量稀疏性的度量方法本章总结第章海量遥感图像的字典学习方法引言：基于粒子群优化的字典学习算法实验结果与分析重建图像的视觉对比试验算法重建性能的定量试验地面系统海量遥感图像实验目录本章总结第章基于增量数据的字典学习算法引言算法机理算法的优缺点基于动态增量式原子更新的字典学习算法算法的机理算法的流程实验结果与分析算法的重建性能实验海量遥感图像的实验本章小结第章星上稀疏表征算法引言基于参考图像的压缩感知算法先验知识的引入机理目标函数的优化机理实验结果与分析重建效果图实验正则化参数对于重建精度的影

8、响实验算法的重建性能定量试验本章小结结论参考献在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果第章绪论第章绪论论文背景与研究意义随着遥感卫星以及其他空间数据获取技术的快速发展，我国已经初步建立了以中低轨道卫星、同步卫星、无人机、平流层气球等多种空间信息获取手段为基础的空天一体化对地观测平台。所获取的空间信息数据因其具有高实用性、强实时性而在诸如气象预测、地质灾害监控、地图测绘、军事侦察、资源勘探等领域大显身手。迄今为止