高级搜索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

双清一号(珞珈三号01星)多模式成像样例数据集

王密 杨芳 李德仁 潘俊 戴荣凡

王密, 杨芳, 李德仁, 潘俊, 戴荣凡. 双清一号(珞珈三号01星)多模式成像样例数据集[J]. 电子与信息学报, 2024, 46(6): 2299-2310. doi: 10.11999/JEIT230921
引用本文: 王密, 杨芳, 李德仁, 潘俊, 戴荣凡. 双清一号(珞珈三号01星)多模式成像样例数据集[J]. 电子与信息学报, 2024, 46(6): 2299-2310. doi: 10.11999/JEIT230921
WANG Mi, YANG Fang, LI Deren, PAN Jun, DAI Rongfan. ShuangQing-1 (Luojia3-01) Multimode Imaging Sample Dataset[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2024, 46(6): 2299-2310. doi: 10.11999/JEIT230921
Citation: WANG Mi, YANG Fang, LI Deren, PAN Jun, DAI Rongfan. ShuangQing-1 (Luojia3-01) Multimode Imaging Sample Dataset[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2024, 46(6): 2299-2310. doi: 10.11999/JEIT230921

双清一号(珞珈三号01星)多模式成像样例数据集

doi: 10.11999/JEIT230921
基金项目: 国家自然科学基金(91738302, 61825103)
详细信息
    作者简介:

    王密:男,博士,教授,研究方向为高分辨率卫星遥感影像在轨处理与实时智能服务的理论和方法

    杨芳:女,博士,研究员,研究方向为卫星总体设计

    李德仁:男,博士,教授,中国科学院院士,中国工程院院士,研究方向为地球空间信息学理论与方法

    潘俊:男,博士,研究员,研究方向为遥感影像质量改善与智能处理

    戴荣凡:男,博士生,研究方向为光学遥感数据高精度处理

    通讯作者:

    王密 wangmi@whu.edu.cn

  • 中图分类号: TN911.73; TP7

ShuangQing-1 (Luojia3-01) Multimode Imaging Sample Dataset

Funds: The National Natural Science Foundation of China (91738302, 61825103)
  • 摘要: 针对当前多数高分辨遥感卫星面向用户服务存在获取数据种类单一问题,该文公开了双清一号(珞珈三号01星)多模式成像样例数据集,涵盖了面阵推扫、面阵推帧和视频凝视等多种成像模式,包含城市、水体、山区、机场等不同目标区域的典型数据样本。该数据集由信号数据解码、Bayer插值、相对辐射校正、几何定位、视频稳像和3维重建等步骤处理构建;同时,对在轨定标、兴趣区产品快速生产、高清视频几何稳像和多角度3维重建等关键算法做了深入探讨和研究。最后,对样本数据集从图像标准产品、凝视视频产品和实景3维产品等3个方面进行了可视化展示和定量化精度评价。
  • 图  1  凝视视频成像模式

    图  2  面阵推帧成像模式

    图  3  面阵推扫成像模式

    图  4  多模式成像样例数据集生成流程

    图  5  在轨相对辐射定标技术路线

    图  6  基于探元指向角模型的在轨几何定标流程

    图  7  带有地理编码的卫星视频物方稳像流程

    图  8  Bayer插值前后影像对比

    图  9  相对辐射校正前后影像对比(意大利比纳斯科)

    图  10  传感器校正结果(意大利比纳斯科)

    图  11  视频稳像产品示意图(上海市黄浦江)

    注:该图为视频稳像产品每隔8 s抽取的单帧影像

    图  12  稳像前后的卫星视频帧间几何精度

    图  13  多角度3维立体重建(土耳其哈塔伊地区)

    表  1  双清一号数据技术指标

    参数指标数值
    成像模式视频凝视/面阵推帧/面阵推扫
    空间分辨率0.7 m@500 km
    地面幅宽双CMOS优于10 km
    视频帧频2~12 Hz
    图像格式Bayer彩色图像
    量化位数8 bit/12 bit
    几何定位精度优于30 m
    相对辐射精度优于3%
    下载: 导出CSV

    1  传感器校正算法

     输入:分片影像、成像时间、姿轨数据、地球自转参数、高程
     dem等
     输出:有理函数模型RFM和虚拟大影像
     1 分别构建单片原始影像和待校正虚拟影像的严格几何成像模
     型:
     $\left[ \begin{gathered} X \\ Y \\ Z \\ \end{gathered} \right] = \dfrac{1}{\lambda } \cdot R_{ {\rm{J2000} } }^{ {\rm{WGS84} } }(t)R_{ {\rm{body} } }^{ {\rm{J2000} } }(t)R_{ {\rm{senor} } }^{ {\rm{body} } }\left[ \begin{gathered} x + {x_0} + \Delta x \\ y + {y_0} + \Delta y \\ f \\ \end{gathered} \right] + \left[ \begin{gathered} {X_{ {\rm{GPS} } } }(t) \\ {Y_{ {\rm{GPS} } } }(t) \\ {Z_{ {\rm{GPS} } } }(t) \\ \end{gathered} \right]$
     2 建立分片原始影像与待校正虚拟影像的坐标映射关系;
     ${(s,l)}_{ {\rm{ori} } }\iff {(x,y)}_{{\rm{vir}}},其中{(s,l)}_{ {\rm{ori} } }\Rightarrow (B,L,H)\Rightarrow {(x,y)}_{ {\rm{dst} } }$
     3 影像重采样(CUDA并行)
      3.1 对单片原始影像进行格网划分,每个格网(grid)包含
      $(w \times h)$个像素
      3.2 设定CUDA线程参数,包括:
        (a) 每个CUDA格网(grid)中的块(block)数目:$({B_x},{B_y})$ ;
        (b) 每个CUDA块(block)中的线程(thread)数目:$({T_x},{Y_y})$;
        (c) 每个CUDA线程(thread)中处理的像素数目:$({P_x},{P_y})$
        确保$({B_x} \times {T_x} \times {P_x},{B_y} \times {T_y} \times {P_y}) \ge (w \times h)$
     3.3 每个格网(grid)中的$ ({B_x} \times {T_x},{B_y} \times {T_y}) $个线程(thread)
     并行执行:
     每个线程处理$({P_x},{P_y})$个像素
      每个像素
     (a) 计算虚拟影像像点$ {(x,y)_{{\rm{vir}}}} $所对应单片原始影像像
       点坐标${(s,l)_{{\rm{ori}}}}$;
     (b) 分别计算像点${(s,l)_{{\rm{ori}}} }$邻域像素的灰度值;
     (c) 利用多项式重采样方法,计算出${(s,l)_{{\rm{ori}}} }$灰度值.
      像素循环结束
     影像格网循环结束
    下载: 导出CSV
  • [1] TOTH C and JÓŹKÓW G. Remote sensing platforms and sensors: A survey[J]. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 2016, 115: 22–36. doi: 10.1016/j.isprsjprs.2015.10.004.
    [2] GRESLOU D, DE LUSSY F, DELVIT J M, et al. PLEIADES-HR innovative techniques for geometric image quality commissioning[C]. The 22nd ISPRS Congress International Archives of the Photogrammetry Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Melbourne, Australia, 2012.
    [3] 唐新明, 王鸿燕. 我国民用光学卫星测绘产品体系的建立与应用[J]. 测绘学报, 2022, 51(7): 1386–1397. doi: 10.11947/j.AGCS.2022.20220181.

    TANG Xinming and WANG Hongyan. Establishment and application of China civil optical satellite surveying and mapping products[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 2022, 51(7): 1386–1397. doi: 10.11947/j.AGCS.2022.20220181.
    [4] PI Yingdong, YANG Bo, LI Xin, et al. Robust correction of relative geometric errors among GaoFen-7 regional stereo images based on posteriori compensation[J]. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 2022, 15: 3224–3234. doi: 10.1109/JSTARS.2022.3169474.
    [5] 徐文迪, 王悦悦, 杨燕景, 等. 基于北京三号卫星数据实景三维建模及应用[J]. 卫星应用, 2022(12): 40–46. doi: 10.3969/j.issn.1674-9030.2022.12.008.

    XU Wendi, WANG Yueyue, YANG Yanjing, et al. 3D modeling and application based on Beijing 3 Satellite data[J]. Satellite Application, 2022(12): 40–46. doi: 10.3969/j.issn.1674-9030.2022.12.008.
    [6] LI Deren, WANG Mi, YANG Fang, et al. Internet intelligent remote sensing scientific experimental satellite LuoJia3–01[J]. Geo-spatial Information Science, 2023: 1–5.
    [7] 李德仁, 王密, 杨芳. 新一代智能测绘遥感科学试验卫星珞珈三号01星[J]. 测绘学报, 2022, 51(6): 789–796. doi: 10.11947/j.AGCS.2022.20220184.

    LI Deren, WANG Mi, and YANG Fang. A new generation of intelligent mapping and remote sensing scientific test satellite Luojia–301[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 2022, 51(6): 789–796. doi: 10.11947/j.AGCS.2022.20220184.
    [8] 王密, 郭贝贝, 龙小祥, 等. 高分六号宽幅相机在轨几何定标及精度验证[J]. 测绘学报, 2020, 49(2): 171–180. doi: 10.11947/j.AGCS.2020.20190265.

    WANG Mi, GUO Beibei, LONG Xiaoxiang, et al. On-orbit geometric calibration and accuracy verification of GF-6 WFV camera[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 2020, 49(2): 171–180. doi: 10.11947/j.AGCS.2020.20190265.
    [9] 杨博. 光学线阵推扫式卫星影像在轨几何定标理论与方法研究[D]. [博士论文], 武汉大学, 2014.

    YANG Bo. Research on theory and method of in-orbit geometric calibration of optical linear array push-sweep satellite image[D]. [Ph. D. dissertation], Wuhan University, 2014.
    [10] PI Yingdong, WANG Mi, YANG Bo, et al. Robust camera distortion calibration via unified RPC model for optical remote sensing satellites[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2022, 60: 5627815. doi: 10.1109/TGRS.2022.3198076.
    [11] ZHANG Zhiqi, QU Zhuo, LIU Siyuan, et al. Expandable on-board real-time edge computing architecture for Luojia3 intelligent remote sensing satellite[J]. Remote Sensing, 2022, 14(15): 3596. doi: 10.3390/rs14153596.
    [12] 周楠, 曹金山, 肖蕾, 等. 带有地理编码的光学视频卫星物方稳像方法[J]. 武汉大学学报:信息科学版, 2023, 48(2): 308–315. doi: 10.13203/j.whugis20200306.

    ZHOU Nan, CAO Jinshan, XIAO Lei, et al. A geo-coded stabilization approach for optical video satellites in object space[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2023, 48(2): 308–315. doi: 10.13203/j.whugis20200306.
    [13] 付正文, 杨冲, 黄先锋, 等. 一种最小生成树的自动纹理映射方法[J]. 测绘科学, 2016, 41(7): 144–149. doi: 10.16251/j.cnki.1009-2307.2016.07.026.

    FU Zhengwen, YANG Chong, HUANG Xianfeng, et al. Automatic texture mapping method based on minimum spanning tree[J]. Science of Surveying and Mapping, 2016, 41(7): 144–149. doi: 10.16251/j.cnki.1009-2307.2016.07.026.
  • 加载中
图(13) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  303
  • HTML全文浏览量:  320
  • PDF下载量:  70
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2023-08-23
  • 修回日期:  2023-09-05
  • 网络出版日期:  2023-09-07
  • 刊出日期:  2024-06-30

目录

    /

    返回文章
    返回