红外图像与可见光图像记录着地物的不同属性信息, 两者融合能够优势互补, 弥补单一数据源信息的不足。然而由于两者成像原理不同, 热红外传感器与可见光传感器对同一场景获取的图像灰度差异较大, 二者图像误匹配多, 融合难度大。本文在分析红外与可见光图像共有特征的基础上, 提出了一种基于 SIFT与 ORB特征检测的匹配方法, 利用 SIFT算子与 ORB算子同时进行特征点检测, 先基于 RANSAC对 SIFT匹配得到的同名点进行筛选, 同时结合最近邻比次近邻算法获取 ORB匹配点, 再利用 SIFT匹配点对 ORB匹配点进行距离和角度的几何约束进一步剔除误匹配, 最终得到特征点分布均匀、可靠度更高的匹配结果, 解决因灰度差异较大产生的匹配效果不佳的问题。利用 4组红外与可见光图像进行实验, 结果表明, 本文算法特征点正确匹配数量相较于 SIFT分别提高了约 3.7倍、 3.2倍、3.6倍、3倍, 大幅地提高了红外与可见光图像的匹配数量, 为两者间的匹配提供了一种有效的方法。

颤振是卫星平台在轨运行的固有现象之一,也是高分辨率对地观测卫星研究的难点和热点。针对资源三号02星在轨运行过程中的平台颤振情况,提出了一种基于能量对称分布的相位相关配准算法。结合多光谱相机各谱段相机之间的安装关系,考虑到平台的线性平滑运动特性,采用二次函数消除系统变化量,得到线性拟合的平台颤振曲线,最后利用星敏陀螺数据联合滤波得到卫星姿态复合验证曲线。实验结果表明:在模拟数据情况下,所提配准算法的配准精度能够达到0.05 pixel,可有效辅助探测卫星平台的颤振,并首次探测到资源三号02星平台存在0.63~0.65 Hz的颤振,振幅为0.41″~1.12″。

提出了一种基于动态序列噪声模板的主动式像素传感器(APS)星图去噪方法。该方法利用短时静态背景噪声与随机噪声阈值构建动态序列噪声模板,实现了对APS星图数据的去噪处理。以ZY-3卫星的APS原始星图作为实验数据进行研究,结果表明所提方法能很好地剔除条带和边缘噪声。与传统去噪处理方法相比,所提方法的星图质心提取精度提升了约12.98″;与全局阈值分割法相比,所提方法的星图质心提取精度提升了约2.16″;与静态背景噪声方法相比,所提方法的星图质心提取精度提升了约9.64″。这充分表明所提方法可有效提升APS恒星质心定位精度,适用于事后姿态处理。

针对当前我国星载激光测高仪地面载荷性能分析和在轨检校等迫切需求, 本文从星载激光测高仪在轨工作环境出发, 对激光全链路工作原理进行深入研究, 设计了一套基于精细地形的星载激光测高仪回波全链路仿真方法与流程, 并详细推导了星载激光测高仪的回波仿真模型; 通过精细化地形实现激光分束处理, 完成高精度回波仿真.以目前全球唯一具备回波记录的对地观测激光测高仪GLAS为试验对象, 利用高精度机载点云精细地形数据, 选取平坦和山地地形试验区域进行全链路回波波形仿真与试验分析.结果表明: 平坦地形区域仿真波形与真实波形相似度达到0.985, 山地地形区域仿真波形与真实波形相似度为0.921. 本文方法能实现两类典型地形的星载激光回波波形高精度仿真.