基于高光譜成像的地物三維模型重構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、地物目標(biāo)模型重構(gòu)是根據(jù)地物目標(biāo)的特性進行建模，將虛擬仿真和真實目標(biāo)相對應(yīng)。通過計算機圖形圖像學(xué)和遙感光學(xué)構(gòu)建地物幾何模型和光學(xué)模型，使得仿真模型與真實物體在幾何、光學(xué)等特性上對應(yīng)，較多地保存目標(biāo)的特征信息。該課題有助于深化光學(xué)遙感目標(biāo)特性研究，促進遙感多維信息提取和融合技術(shù)的發(fā)展，為新型儀器的研制提供分析和驗證手段。傳統(tǒng)地物目標(biāo)模型重構(gòu)的方法對地物種類繁多、幾何形狀多變、光譜特性辨識度高的高分辨率遙感場景，存在地物分類誤差和材質(zhì)映射錯誤

2、，且測量工作量大，使得空間光譜難以準(zhǔn)確對應(yīng)，無法達(dá)到精細(xì)建模的要求，仿真結(jié)果模型實用性不高。
　　針對新型高光譜遙感器亟需滿足對地高精度高分辨率測量需求和當(dāng)前地物目標(biāo)模型重構(gòu)的數(shù)據(jù)測量工作量大且無法精細(xì)建模的現(xiàn)狀，論文對基于高光譜成像的地物模型仿真原理和關(guān)鍵技術(shù)進行了研究。利用光譜圖像數(shù)據(jù)中每個像元與其光譜數(shù)據(jù)相結(jié)合的特點，提出將雙向反射率函數(shù)擴展為按像元分布的空間變化雙向反射率;結(jié)合不變尺度特征檢測和匹配方法確定光譜圖像序列中目

3、標(biāo)的特征匹配點;通過運動恢復(fù)結(jié)構(gòu)的方法計算所有特征匹配點對應(yīng)的空間點和光譜儀拍攝位置的三維坐標(biāo)，采用隨機抽樣一致性估計和光束平差法對結(jié)果進行優(yōu)化，獲得目標(biāo)幾何模型。利用光譜圖像的特點，獲得每個特征像元點雙向反射率因子值，計算每個特征空間點與光譜儀拍攝位置之間的方向向量確定特征點雙向反射率方向;集合所有特征點雙向反射率因子值和方向，獲得目標(biāo)稀疏空間變化雙向反射率分布，最終完成地物的三維模型重構(gòu)。最后，針對星載遙感器在軌運行時儀器物理參數(shù)變

4、化和外太空運行環(huán)境的特殊性，設(shè)計并完成星載遙感器在軌儀器線形函數(shù)測量更新和指向誤差校正等功能的仿真。
　　實驗結(jié)果表明，基于高光譜圖像序列的方法可快速獲得目標(biāo)三維幾何模型和空間變化雙向反射率分布，并使得對目標(biāo)光學(xué)特征建模精細(xì)到以像元為單位。該方法具有較好的實操性，自動便捷地重建目標(biāo)物的三維模型，并使得目標(biāo)幾何模型能夠與反映目標(biāo)物理屬性的光學(xué)模型相融合。另外，文中提出的星載遙感器在軌儀器線形函數(shù)測量更新和指向誤差校正的方法效果良好，