淺析衛星遙感影像處理技術

陳瑞波

摘 要：隨著計算機和航天技術的發展，衛星遙感技術已經成為現代獲取地理空間信息數據的主要手段。近年來，我國發射了一系列的高分辨率遙感衛星，高分二號、天繪一號、資源三號等，如何快速處理衛星遙感數據、加強衛星遙感數據應用研究，對于提高衛星遙感技術服務國民經濟建設具有重要的現實意義。

關鍵詞：衛星遙感 影像處理 糾正 融合

中圖分類號：TP751 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）11（b）-0037-01

遙感即遙遠的感知，衛星遙感技術指的是研究利用星載的各種不同類型的非接觸傳感器，獲取模擬的或數字的影像，然后通過解析和數字化方式提取所需要的信息，在空間信息系統中數字地加以存儲、管理、分析和表達，再通過可視化和符號化技術形成所需要的產品供各領域應用，具有周期短、覆蓋范圍大、費用低等特點。我國最近發射了一系列如高分二號、天繪一號、資源三號等高分辨衛星。該文從衛星遙感影像糾正、融合、鑲嵌裁切等多方面的處理技術進行研究和探討。

1 衛星遙感影像處理技術流程

衛星遙感影像分為全色和多光譜兩種數據，全色影像即常說的黑白影像，多光譜影像即常說的彩色影像，一般三個波段以上不等。目前大多數遙感衛星都有全色和多光譜數據，可采用兩種處理流程：一是全色與多光譜數據配準精度高者，先融合再糾正；二是全色與多光譜數據配準精度差者，先糾正全色數據，然后多光譜數據與全色進行配準，再進行融合處理。最后對融合后的影像進行影像鑲嵌、調色和成果裁切。

2 衛星遙感影像處理

2.1 衛星遙感影像糾正處理

為了降低對用戶專業水平的需求，擴大用戶范圍，同時保護衛星的核心技術參數不被泄漏，絕大部分衛星數據向用戶提供一種與傳感器無關的通用型成像幾何模型—有理函數（RPC）模型，替代以共線條件為基礎的嚴格幾何模型。RPC模型的建立采用“獨立于地形”的方式，即首先利用星載GPS測定的衛星軌道參數及恒星相機、慣性測量單元測定的姿態參數建立嚴格幾何模型；之后，利用嚴格模型生成大量均勻分布的虛擬地面控制點，再利用這些控制點計算RPC模型參數，其實質是利用RPC模型擬合嚴格幾何成像模型。

RPC模型糾正具有多個特點，它對任何衛星類型的遙感影像數據都是有效的，處理時需要高精度的DEM，采用復雜的多項式進行擬合，一般2～3階，需要的控制點較多。

糾正控制資料一般有外業控制點、DOM、DLG或者DRG數據，糾正前一定要明確控制資料的坐標系統，通過RPC參數與控制資料的相關投影關系，可實現控制點的快速準確定位，中誤差需控制在2～3個像素以內，若較大，則需調整，具體根據參考資料及地形差異確定。若為全色與多光譜配準精度，則控制在0.5～1個像素內為宜，才能保證融合后影像不會有重影、模糊的現象，重采樣方法一般選擇雙立方或者三次卷積，避免和減少線性地物鋸齒現象的發生。

衛星遙感影像糾正質量把關嚴不嚴，關系到后續工作處理和成果的精度，最后才發現糾正有問題的話再去返工處理、極大降低效率，一定要對糾正質量進行嚴格檢查。糾正質量檢查主要從以下幾個方面去檢查，一是控制點定位是否準確，分布是否均勻；二是糾正控制點單點最大誤差是否超限；三是糾正控制點殘差中誤差是否超限；四是糾正影像精度是否超限。

2.2 衛星遙感影像融合處理

遙感影像融合是將同一環境或對象的遙感影像數據綜合處理的方法和工具，產生比單一影像更精確、更完全、更可靠的估計和判決，以提供滿足某種應用的高質量信息，作用主要有：（1）銳化影像、提高空間分辨率；（2）克服目標提取與識別中數據不完整性，提高解譯能力；（3）提高光譜分辨率，用于改善分類精度；（4）利用光學、熱紅外和微波等成像傳感器的互補性，提高監測能力。

遙感影像融合一般可分為：像素級、特征級和決策級融合。像素級融合是指將配準后的影像對像素點直接進行融合。優點是保留了盡可能多的信息，具有較高精度。缺點是處理信息量大、費時、實時性差。由于像素級融合是基于最原始的圖像數據，能更多地保留圖像原有的真實感，提供其它融合層次所不能提供的細微信息，因而應用廣泛，推薦使用Pansharping融合算法，它能最大限度地保留多光譜影像的顏色信息和全色影像的空間信息，融合后的圖像更加接近實際。

對于缺失藍波段的衛星遙感影像來說，一般可用近紅外波段來替代藍波段，同時對綠波段進行處理。通過RGB={B2，（B1 +B2 +B3）/3，B3}的方式進行假彩色合成，可合成接近自然的顏色。

對于四波段并具有RGB的影像，由于秋冬季節、制圖需要或植被識別等需對綠色進行增強，而簡單的通過RGB顏色不能滿足需求的時候，因近紅外對綠色等植被反應靈敏，可在綠波段加入近紅外波段，RGB={B3，（B2*x+B4*y），B1；x（0～1），y（0～1），X，Y則根據影像成像時間或需要進行調節}，從而達到增強綠色的目的。

對遙感影像融合質量檢查的內容主要有：一是融合影像是否有重影、模糊等現象；二是融合影像是否色調均勻、反差適中；三是融合影像紋理是否清楚；四是波段組合后圖像色彩是否接近自然真彩色或所需要的色彩。

2.3 衛星遙感影像鑲嵌和裁切

衛星遙感影像鑲嵌是把不同景糾正融合后的成果合并，鑲嵌前要保證鑲嵌前各景影像接邊精度符合要求，一般兩個像素以內，鑲嵌線應盡量沿線狀地物、地塊邊界，空曠處及山谷地帶選取，避免切割完整的地物，并盡量舍棄云霧及其它質量相對較差區域的影像，鑲嵌線羽化時，需保證鑲嵌處無裂縫、模糊、重影現象，鑲嵌影像整體紋理、色彩自然過渡、色調均一，鑲嵌調色完成后按裁切范圍將成果進行輸出。

3 結語

目前衛星遙感技術向著更高時間分辨率、空間分辨率、光譜分辨率的“三高”發展，并可實現多角度、全天候的觀測，廣泛應用于資源調查、環境保護、災害監測、重大工程等許多領域，隨著應用深入將進一步推動衛星遙感處理技術的發展。

參考文獻

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