基于微小卫星星座的高分辨率图像重构技术研究

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1、硕士学位论文基于微小卫星星座的高分辨率图像重构技术研究RESEARCHONHIGH-RESOLUTIONIMAGERECONSTRUCTIONTECHNOLOGYOFMICROSATELLITECONSTELLATION孙婷婷哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TP751.1学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文基于微小卫星星座的高分辨率图像重构技术研究硕士研究生：孙婷婷导师：王治乐教授申请学位：工程硕士学科：光学工程所在单位：航天学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP

2、751.1SchoolCode:10213U.D.C:621.3SecurityClassification:PublicDissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONHIGH-RESOLUTIONIMAGERECONSTRUCTIONTECHNOLOGYOFMICROSATELLITECONSTELLATIONCandidate：SunTing-tingSupervisor：Prof.WangZhi-leAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecia

3、lity：OpticalEngineeringAffiliation：SchoolofAeronauticsDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着高分辨率遥感图像在军民范畴内的普遍应用，对于图像分辨率的要求越来越高。如何低成本获得高分辨率遥感图像已是如今航天航空遥感领域研究的热门。本文提出一种利用图像配准与重构技术来提高微小卫星图像分辨率的方法，主要包括以下内容：首先，对微小卫星的成像理论基础和图像获取方法

4、进行研究。从光电成像系统的理论分析入手，说明本文提出的提高微小卫星图像分辨率方法的可行性与有效性；针对微小卫星星座中单颗卫星自身的特性以及多颗卫星之间的联系，提出两种获取多帧互有位移的微小卫星序列图像的方法。其次，分析比较几种典型的亚像元级图像配准算法。文中采用基于最大互信息法、基于SIFT特征匹配法、基于SURF特征匹配法和Keren亚像元级图像配准法四种配准方法，并通过仿真实验对四种方法进行分析比较。结果表明Keren配准算法的配准误差小于0.1个像素，是最适合本文对微小卫星序列图像进行处理的配准算法。然后，提出两种序列图像插值重构方法。针对配准整像素后相互只

5、具有亚像元级位移的多帧低分辨率序列图像，提出顺序加权排列法与迭代分解像元法两种插值重构方法，从而达到提升微小卫星遥感图像空间分辨率的目的。最后，通过图像质量评价与实验分析来验证方法的有效性。为了模拟微小卫星图像并验证本文方法的有效性，分别设计了仿真实验、实验室拍摄实验与外景拍摄实验，得到一系列互有微小位移的低分辨率序列图像。针对得到的序列图像使用Keren亚像元级配准法进行图像配准，配准整像素后分别运用顺序加权排列法和迭代分解像元法对其进行图像重构，并对得到的高分辨率图像采用峰值信噪比、信息熵等评价方法进行图像质量评价。结果表明，通过插值重构得到的图像其空间分辨率

6、提高了近一倍，而且保留了充足的细节信息，可以有效地提高微小卫星图像的空间分辨率。关键词：微小卫星星座；高分辨率图像；亚像元；图像配准；图像重构-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWiththehighresolutionremotesensingimageiswidelyusedinmilitaryandcivilianareas,therequirementforimageresolutionisgettinghigherandhigher.Howtoobtainhighresolutionremotesensingimageswithlittl

7、ecosthasrecentlybecomearesearchfocusinthefieldofspaceandaerialremotesensing.Thispaperpresentsamethodofimprovingresolutionofimagesobtainedbythemicrosatelliteusingimageregistrationandreconstructiontechnology.Thispaperincludesthefollowingcontents：Firstly,thetheoreticalbasisofimagingandth

8、eacqu