静止轨道海洋水色仪无缝拼接技术的研究

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1、參例魏大穿ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓｙ博士学位论文静止轨道海洋水色仪无缝拼接技术的研究作者姓名：王梅竹指导教师：冯旗研宄员黄小仙研宄员中国科学院上海技术物理研究所学位类别：工学博士学科专业：物理电子学培养单位：中国科学院上海技术物理研究所２０１８年６月中国科学院大学研究生学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成

2、果。尽我所知，，除文中已经注明引用的内容外本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明或致谢。作者签名：日期：中国科学院大学学位论文授权使用声明本人完全了解中国科学院大学有关保留，使用学位论文的规定，即：学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存学位论文。本人同意《中国优

3、秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将学位论文提交《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社，编入ＣＮＫＩ学位论文“”全文数据库并充实到学位论文学术不端行为检测系统比对资源库，同意按章程规定享受相关权益。保密论文在解密后遵守此规定。论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＳｅａｍｌｅｓｓＳｔｉｔｃｈｉｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＧｅｏｓｔａｔｉｏｎａｒｇｙＯｃｅａｎＣｏｌｏｒＲａｄｉｏｍｅｔｅｒＡｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏ

4、ｎｓｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓｉｎａｒｔｉａｌｆｕｌｆｉｌｌｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｕｉｒｅｍｅｎｔｐｑｆｏｒｔｈｅｄｅｒｅｅｏｆｇＤｏｃｔｏｒｏｆＰｈｉｌｏｓｏｐｈｙｉｎＰｈｙｓｉｃａｌＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＢｙＷａｎｇＭｅｉｚｈｕＰｒｏｆｅｓｓｏｒＦｅｎｉｇＱＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：ＰｒｏｆｅｓｓｏｒＨｕａｎｇＸｉａｏｘｉａｎＳｈａｎｇｈａｉ

5、ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰｈｙｓｉｃｓｏｆＣＡＳＪｕｎｅ２０１８摘要一个海洋大国我国是，海洋环境的变化对我国国防、经济、民生息息相关。我国已发射了两颗太阳同步海洋光学遥感卫星，采用太阳同步轨道卫星观测地球一一同特定区域，重访周期在天以上。但海洋的潮汐、海流、污染以及军事活动一感兴趣时间等往往在天内可发生很大变化。所以，对于这些目标的实时观测，提高海洋卫星的时间分辨率是极为重要。本课题讨论的静止轨道海洋水色仪就是针对这一目标展开的。受

6、探测器像素规模大小和光学系统有效视场的限制，水色仪采用了二维指向镜结合面阵探测器凝视的方式加以实现，通过拼接指向镜二维扫描的子图像，扩大观测范围。当二维指向镜绕两轴转动时，会引入扫描非线性和像旋误差，如果扫描镜步进角选择不合理，将导致原本无缝扫描的区域出现地理信息遗漏。本课题围绕采用二维指向机构的静止轨道海洋水色仪如何实现无缝拼接作为中心展开研究，论文的主要内容和创新点如下：本文的创新点主要有：１．通过二维指向镜的成像原理、扫描轨迹和子图像特征的分析，给出了扫描角

7、度变化与图像覆盖程度的关系，并得出了相对光学系统俯仰角为负，俯仰角为正时观测北半球的像旋角要小的结论：。提出了两种无缝拼接的判断方法栅格法和几何相交法，比较了两种方法并给出不同指向角度、不同步进间隔角度的漏扫判断结果。为了能够对可变的热点区域进行高效观测，给出了无缝扫描的设计流程。２．根据指向镜物象对应关系和插值算法，提出了二维指向面阵成像的消旋算法，并提出相邻子图像特征点间斜率差的消旋验证方法。验证了消旋结果。经验证，该消旋算法有效改善了相邻子图像特征点连线的平行度，将斜率

8、差平均降低了３９％。３．为获得遥感图像拼接的配准参数，可采用基于全局和基于局部的配准方法，针对本文可获得的样机图像，采用了基于局部的配准方法。遥感图像的局部特征提取方法主要有直线特征提取和点特征提取。直线特征提取算法中以Ｈｏｕｇｈ算法和ＬＳＤ算法表现优秀。但直线特征提取需要图像具有较多且明显的直线特征，而静止轨道海洋水色仪的图像分辨率有限，往往缺乏直线特征，所以文章选用了特征点提：ＳＩＦＴ算法ＳＵＲＦ，取算法、算法、ＯＲＢ算法。分析了三种