遥感成像系统MTF参数测定的刃边法改进下载

weixin_39820835 2020-09-25 06:01:11

针对现有研究中刃边地物选取的主观性比较强的问题,提出用Canny边缘探测器得到二值边缘图,再应用Hough变换得到候选刃边,最后通过候选刃边倾斜角度判断的方法,来自动提取高分遥感影像上满足刃边法测定要求的刃边地物。结果表明,应用该方法能够得到精度较高的高空间分辨率遥感成像系统的调制传递函数参数值。
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针对现有研究中刃边地物选取的主观性比较强的问题,提出用Canny边缘探测器得到二值边缘图,再应用Hough变换得到候选刃边,最后通过候选刃边倾斜角度判断的方法,来自动提取高分遥感影像上满足刃边法测定要求的刃边地物。结果表明,应用该方法能够得到精度较高的高空间分辨率遥感成像系统的调制传递函数参数值。

为确定高分遥感成像系统MTF对土地利用图斑边界提取的作用规律,通过改变MTF值,并利用面向对象影像分析方法确定土地利用图斑边界提取误差,建立了MTF值与土地利用图斑边界提取误差之间的函数关系。结果表明,当MTF值大于0.35时,边界提取误差小于1%;当MTF值小于0.25时,边界提取误差快速增加;MTF值与边界提取误差间大致服从一种对数函数关系。进一步分析表明,土地利用图斑间光谱可分性和图斑面积越大,则边界提取误差越小。

考虑到大气对遥感影像成像的模糊作用，在常用刃边法测量调制传递函数(MTF)的基础上，在大气校正中对邻近像元效应进行校正来去除大气MTF 的影响，在真实的表反射率图像上利用刃边法计算MTF，结果更加接近实验室测量值，客观反映了传感器的MTF。此外，通过模拟实验分析了气溶胶光学厚度对在轨测量MTF 的影响，表明该方法比传统刃边法更加适合在轨测量传感器MTF，更客观反映了传感器真实成像特性。

调制传递函数(Modulation Transfer Function,MTF)是光学卫星相机成像质量评价的重要参数之一,在轨MTF检测关系到遥感数据的应用和未来遥感相机的发展。针对目前对地观测中广泛应用的光电成像系统,以反射点源阵列、辐射状靶标和大面积刃边靶标等便于数学描述的特殊点线面目标作为参照,依据MTF的物理定义,通过亚像元位置检测与参数化模型拟合等,对卫星相机进行了在轨MTF检测。实验结果表明:点源法是最严密的检测方法,可以全面表征遥感相机的成像能力;方波法在大面积靶标配合下,能直接获取成像系统在奈奎斯特频率处的MTF值;刃边法是光学相机常用的检测方法,但是仅能获取沿轨与垂轨方向的MTF。三种方法所得的在轨MTF的检测结果具有较好的一致性,最大相对误差优于6.00%。这些方法各有特点,其适用性存在一定差异。

为了测算中分辨率光谱成像仪在轨调制传递函数(MTF)，提出了一种基于图像中非理想阶跃目标的处理方法。利用仅一侧具有较好均匀性的目标，在线扩散函数(LSF)的对称性假设下，实施基于阶跃响应思想的测算方法。与传统的阶跃边缘法相比，该方法得到的结果与中分辨率光谱成像仪获得的结果一致。将其应用在中分辨率光谱成像仪的指标考核中，得到的半峰全宽(FWHM)与传统处理方法仅相差0.03 pixel，奈奎斯特频率处的MTF值也仅相差0.02，验证了本文方法的有效性。该方法所利用的目标在中分辨率光谱成像仪遥感图像中极为常见，因而普适性更好。

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