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彩色线阵CCD遥感图像的校正

作　者: 王雪晶
导　师: 郝志航
学　校: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
专　业: 光学工程
关键词: 彩色线阵CCD遥感相机非均匀校正几何校正彩色管理彩色空间变换
分类号: TP751
类　型: 博士论文
年　份: 2002年
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内容摘要

为满足军事上对彩色影像地图的需求，研制了彩色线阵CCD遥感相机。然而在彩色线阵CCD遥感图像的形成过程中，受到多种因素的影响，出现非均匀性，几何畸变，彩色失真等问题，在对图像进行任何分析之前，必须对彩色线阵CCD遥感图像进行处理，以校正非均匀性、几何畸变和彩色失真对其影响。在非均匀性校正方面，标定了彩色线阵CCD遥感相机红、绿、蓝三个通道的光电响应的线性度，根据彩色线阵CCD遥感相机在工作范围内的响应是近似线性的这一结论，利用二点定标校正算法校正彩色线阵CCD图像的非均匀性。利用这种方法得到了满意的结果，校正后系统的不均匀性降低了5倍，所有像素的红、绿、蓝信号值趋向一致。在几何校正方面，提出利用共线方程对彩色线阵CCD遥感相机图像进行几何校正，校正了由于彩色线阵的三条CCD不在焦平面的同一个位置而引起的恒定几何畸变和由彩色线阵CCD遥感相机的位置、姿态变化引起的随机几何畸变。首先，根据彩色线阵CCD的特点建立了遥感相机的构像方程，进而建立了几何畸变模型和几何校正模型。仿真实验结果表明利用共线方程使恒定几何畸变和随机几何畸变得到较好的恢复，而且可以由计算机自动完成，避免了人为因素引起的误差。在彩色处理方面，提出将彩色线阵CCD遥感相机融入彩色管理，即将彩色线阵CCD遥感相机的彩色空间转换到标准的sRGB彩色空间，以便彩色遥感图像可以在广泛的设备上准确地输出。同时，可使遥感图像信息稳定，对遥感图像分析，彩色目标识别，及不同时间或不同遥感器捕获图像拼接等有积极的意义。根据sRGB彩色空间的定义，整个彩色空间变换过程分两步完成，首先从彩色线阵CCD遥感相机的彩色空间变换到线性sRGB彩色空间，然后从线性sRGB彩色空间变换到非线性sRGB彩色空间。第二步变换是固定的，第一步彩色空间变换比较复杂，由于彩色线阵CCD遥感相机在高空无法采集色卡的颜色，提出基于彩色线阵CCD遥感相机模型的彩色空间变换法，利用这个方法同时避免了大量的颜色测量。仿真实验表明基于彩色线阵CCD遥感相机模型的彩色空间变换方法基本上可以满足需要，其优点是灵活性好，可以随日光和大气条件变化而更新变换矩阵。

全文目录

中文摘要  2-3
英文摘要  3-5
目录  5-7
图表索引  7-9
第一章绪论  9-18
  1．1 线阵CCD立体测绘遥感相机的工作原理  9-10
  1．2 国内外发展现状分析  10-16
    1．2．1 非均匀性校正  11-12
    1．2．2 几何校正  12-13
    1．2．3 彩色处理  13-16
  1．3 研究内容及结构安排  16-18
第二章非均匀性校正  18-23
  2．1 彩色线阵CCD遥感相机光电响应的线性度  18-19
  2．2 彩色线阵CCD遥感图像的非均匀性校正原理  19-20
  2．3 非均匀性校正结果  20-22
  2．4 小节  22-23
第三章利用共线方程的几何校正  23-41
  3．1 彩色线阵CCD遥感相机的构像方程  23-27
    3．1．1 空间坐标系统  23-24
    3．1．2 彩色线阵CCD遥感相机构像方程的建立  24-27
  3．2 几何变形  27-29
    3．2．1 内方位元素的影响  27-28
    3．2．2 外方位元素变化的影响  28-29
  3．3 彩色线阵CCD遥感图像的几何变换模型  29-35
    3．3．1 概述  29-30
    3．3．2 几何畸变模型  30-31
    3．3．3 几何校正模型  31-35
  3．4 仿真实验及结果  35-40
  3．5 小节  40-41
第四章彩色失真的原因分析  41-48
  4．1 图像采集失真  41-43
    4．1．1 光源的影响  42
    4．1．2 大气层的影响  42-43
    4．1．3 彩色线阵CCD遥感相机的光谱敏感度特性  43
  4．2 显示失真  43-47
    4．2．1 CRT显示器的彩色空间  44
    4．2．2 伽马特性  44-45
    4．2．3 对比度和亮度  45-46
    4．2．4 周围环境  46-47
  4．3 小节  47-48
第五章彩色管理的方法  48-58
  5．1 彩色管理的意义  48-49
  5．2 基于ICC标准的彩色管理  49-51
    5．2．1 ICC标准特征描述文件  49-50
    5．2．2 ICC标准的彩色管理工作流  50-51
  5．3 基于sRGB彩色空间的彩色管理  51-55
    5．3．1 参考观察环境  52
    5．3．2 色度定义和数字编码  52-55
  5．4 两种彩色管理标准的比较  55-57
    5．4．1 两种标准的区别  55-56
    5．4．2 两种标准的兼容性  56-57
  5．5 小节  57-58
第六章遥感图像的彩色处理  58-89
  6．1 基本思想  58-60
  6．2 彩色线阵CCD遥感相机模型  60-68
  6．3 线性sRGB彩色空间的标准光谱敏感度  68-71
  6．4 多项式回归  71-73
  6．5 彩色域映射  73
  6．6 色差估计  73-74
  6．7 线性sRGB彩色空间到非线性sRGB彩色空间的变换  74-75
  6．8 彩色空间变换结果  75-88
  6．9 小节  88-89
第七章结论  89-91
参考文献  91-96
攻读博士期间发表的文章  96
作者简介  96-97
致谢  97

彩色线阵CCD遥感图像的校正

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