高分辨率視頻衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品分級(jí)體系
本書主要介紹了國外高分辨率商業(yè)視頻衛(wèi)星的發(fā)展現(xiàn)狀及其相應(yīng)的視頻產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化的現(xiàn)狀。針對(duì)大面陣視頻傳感器的特點(diǎn)，結(jié)合國內(nèi)外視頻標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品分級(jí)的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了一套適用于高分辨率光學(xué)衛(wèi)星的視頻標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品分級(jí)體系，包括0級(jí)數(shù)據(jù)、傳感器校正幀序列產(chǎn)品、傳感器校正視頻產(chǎn)品、目標(biāo)跟蹤監(jiān)視產(chǎn)品、目標(biāo)變化監(jiān)測(cè)產(chǎn)品、超分辨率重建產(chǎn)品和三維重建產(chǎn)品。在此基礎(chǔ)上詳細(xì)敘述了各級(jí)產(chǎn)品的制作流程。針對(duì)這套方案，利用skybox和吉林一號(hào)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。為便于科研和生產(chǎn)人員實(shí)現(xiàn)本書中方案，書中還介紹了衛(wèi)星視頻產(chǎn)品的基本處理算法。
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2013年，美國Skybox Imaging公司發(fā)射了Skysat-1，并于2014年發(fā)射了Skysat-2。加拿大UrtheCast公司將視頻相機(jī)安置在國際空間站上。視頻衛(wèi)星可實(shí)現(xiàn)對(duì)地球表面的秒級(jí)連續(xù)監(jiān)測(cè)。為了適應(yīng)不同用戶遙感影像處理能力及對(duì)定位精度要求的差異，影像供應(yīng)商會(huì)制作不同處理級(jí)別的影像，以供用戶選擇。由于衛(wèi)星設(shè)計(jì)的差異以及處理方案的不同，各個(gè)衛(wèi)星公司的影像產(chǎn)品分級(jí)方式差異很大，處理精度各不相同。
本書從星載視頻傳感器特點(diǎn)出發(fā)，分析了各種高分辨率衛(wèi)星視頻影像產(chǎn)品分級(jí)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，基于高分辨率視頻衛(wèi)星影像的特點(diǎn)，針對(duì)不同的幾何處理級(jí)別，提出了一套影像產(chǎn)品的分級(jí)方案。本書提出的高分辨率衛(wèi)星視頻產(chǎn)品分級(jí)方案，可為我國自主研制發(fā)射的高分辨率視頻影像分級(jí)方案提供借鑒。
全書共6章：第1章介紹國內(nèi)外高分辨率光學(xué)視頻衛(wèi)星的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)，介紹常見的國內(nèi)外高分辨率衛(wèi)星傳感器及其特點(diǎn)；第2章介紹高分辨率光學(xué)視頻衛(wèi)星影像產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀以及相應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)；第3章提出高分辨率光學(xué)視頻衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品分級(jí)，給出各個(gè)產(chǎn)品的定義；第4章給出各個(gè)產(chǎn)品的制作流程；第5章利用Skysat和吉林一號(hào)視頻衛(wèi)星數(shù)據(jù)對(duì)本書提出的分級(jí)方案進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明本書提出的方案是一種可行、通用的方案；第6章介紹星載視頻產(chǎn)品制作所涉及的關(guān)鍵算法，用于進(jìn)一步補(bǔ)充第4章中所用到的技術(shù)。
本書的編寫感謝Skybox Imaging、Urthe Cast和長(zhǎng)光衛(wèi)星技術(shù)有限公司提供的相關(guān)衛(wèi)星參數(shù)及衛(wèi)星視頻數(shù)據(jù)支持。
本書的分工為：張過負(fù)責(zé)本書總體內(nèi)容框架以及視頻產(chǎn)品分級(jí)體系的制定，同時(shí)負(fù)責(zé)編寫第1～3章；在第4～6章中，蔣永華負(fù)責(zé)傳感器校正、仿真及穩(wěn)像內(nèi)容，汪韜陽負(fù)責(zé)三維重建內(nèi)容，李立濤負(fù)責(zé)輻射校正內(nèi)容，吳佳奇負(fù)責(zé)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)和跟蹤內(nèi)容，卜麗靜負(fù)責(zé)超分重建相關(guān)內(nèi)容。
由于作者水平有限，書中難免存在許多不足，敬請(qǐng)各位同人批評(píng)、指正！
目錄
第1章 高分辨率視頻衛(wèi)星發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 1
1.1 國外高分辨率視頻衛(wèi)星發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.2 國內(nèi)高分辨率視頻衛(wèi)星發(fā)展現(xiàn)狀 7
1.3 高分辨率視頻衛(wèi)星發(fā)展趨勢(shì) 8
第2章 高分辨率視頻衛(wèi)星產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀 9
2.1 Skysat產(chǎn)品分級(jí)體系 10
2.2 UrtheCast產(chǎn)品分級(jí)體系 10
2.3 吉林一號(hào)視頻衛(wèi)星產(chǎn)品分級(jí)體系 11
第3章 高分辨率視頻衛(wèi)星產(chǎn)品分級(jí)概述 13
3.1 0級(jí)數(shù)據(jù) 14
3.2 傳感器校正幀序列產(chǎn)品 14
3.3 傳感器校正視頻產(chǎn)品 14
3.4 超分辨率重建產(chǎn)品 14
3.5 動(dòng)態(tài)變化檢測(cè)產(chǎn)品 14
3.6 三維重建產(chǎn)品 14
第4章 高分辨率視頻衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品制作 17
4.1 傳感器校正幀序列產(chǎn)品 18
4.1.1 定義 18
4.1.2 產(chǎn)品制作流程 18
4.1.3 元數(shù)據(jù)內(nèi)容 21
4.2 傳感器校正視頻產(chǎn)品 29
4.2.1 定義 29
4.2.2 產(chǎn)品制作流程 29
4.2.3 元數(shù)據(jù)內(nèi)容 29
4.3 超分辨率重建產(chǎn)品 39
4.3.1 定義 39
4.3.2 產(chǎn)品制作流程 39
4.3.3 元數(shù)據(jù)內(nèi)容 41
4.4 動(dòng)態(tài)變化檢測(cè)產(chǎn)品 48
4.4.1 定義 48
4.4.2 產(chǎn)品制作流程 48
4.4.3 元數(shù)據(jù)內(nèi)容 49
4.5 三維重建產(chǎn)品 50
4.5.1 定義 50
4.5.2 產(chǎn)品制作流程 51
4.5.3 元數(shù)據(jù)內(nèi)容 53
第5章 高分辨率視頻衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品體系驗(yàn)證 57
5.1 仿真驗(yàn)證 58
5.1.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù) 58
5.1.2 原始視頻幾何模型試驗(yàn) 58
5.1.3 幀間運(yùn)動(dòng)估計(jì)試驗(yàn) 58
5.1.4 穩(wěn)像后衛(wèi)星視頻配準(zhǔn)精度試驗(yàn) 59
5.2 Skysat驗(yàn)證 60
5.3 吉林一號(hào)視頻衛(wèi)星驗(yàn)證 62
5.3.1 吉林一號(hào)視頻衛(wèi)星輻射校正處理 62
5.3.2 吉林一號(hào)視頻穩(wěn)像 68
5.3.3 吉林一號(hào)視頻衛(wèi)星超分辨率重建 71
5.3.4 吉林一號(hào)視頻衛(wèi)星動(dòng)態(tài)變化檢測(cè) 75
第6章 高分辨率視頻衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品制作基本算法 79
6.1 視頻輻射校正 80
6.1.1 貝爾插值 80
6.1.2 視頻影像相對(duì)輻射校正 81
6.1.3 異常探元處理 82
6.1.4 基于靶標(biāo)色彩校正技術(shù) 84
6.2 傳感器校正 86
6.2.1 單幀衛(wèi)星視頻嚴(yán)密幾何成像模型 86
6.2.2 虛擬面陣嚴(yán)密幾何成像模型 91
6.2.3 RPC模型 92
6.3 視頻穩(wěn)像 95
6.3.1 衛(wèi)星視頻單幀定向模型 96
6.3.2 基于固定幀的幀間運(yùn)動(dòng)估計(jì)模型 97
6.3.3 基于固定幀的衛(wèi)星視頻運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償 98
6.4 動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤 98
6.4.1 動(dòng)目標(biāo)檢測(cè) 99
6.4.2 動(dòng)目標(biāo)跟蹤 101
6.5 超分辨率重建 102
6.5.1 圖像降質(zhì)模型 103
6.5.2 降質(zhì)模糊函數(shù)估計(jì) 105
6.5.3 亞像素級(jí)全局運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法 105
6.5.4 超分辨率重建算法 108
6.5.5 圖像復(fù)原算法 112
6.5.6 超分辨率重建質(zhì)量評(píng)價(jià) 113
6.6 三維重建 114
6.6.1 立體影像定向技術(shù) 114
6.6.2 影像密集匹配技術(shù) 115
參考文獻(xiàn) 125
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