遥感图像处理及其在军事目标定位中的应用概要
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测绘学概论论文3S技术在军事上的应用以及它对中国军事发展的重要意义学院:武汉大学测绘学院班级:测绘工程九班姓名:杨其全学号:20123016102013S技术在军事上的应用以及它对中国军事发展的重要意义3S技术是全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)和遥感技术(RS)的统称。
它们也是测绘发展的新世纪、新阶段的产物,是融合了测绘基本原理、航天技术、计算机技术和摄影摄像技术的新型产物,在近二十年来发展迅速,已经成为众多国家争相研究的课题。
特别是美、中、俄三个大国以及欧盟都已经或是正在建立自己的全球定位系统,力争各自在未来信息世界的主导地位。
特别是在军事方面,3S技术的应用特别重要,在某种程度上可以说谁掌握了3S的应用,谁就掌握了未来战争的方向和进程,因此我就对3S技术在军事上的应用以及他对中国军事发展的意义特别感兴趣,并决定以此作为《测绘学概论》的结业论文。
下面我就对此浅谈一下自己的认识。
在谈这之前,我想先说时候GPS、GIS和RS之间的关系。
首先是GPS和RS之间的关系,GPS和RS都可以看做是一种数据获取的系统,但它们又分别有着独立的功能,它们之间想互补充、相互完善,成为GPS和RS结合的基础。
首先,利用高度轻便的GPS接收机可以根据影像上的预先确定的位置获取准确的位置坐标,并且自动提供几何校正时所需的成像控制信息。
另外,GPS的快速定位也为RS数据实时、快速地进入GIS系统提供了可能,保证了RS数据与地面同步监测数据的动态配准,从而成为3S集成系统中重要的组成成分。
而对于GIS,它是管理和分析空间数据的有效手段,一方面,RS为GIS源源不断的提供了各种及时、客观、准确的数据,使得GIS能够快速地分析各种数据,并作出及时的预报。
另一方面,RS对于丰富信息资源的获取有赖于GIS的科学管理和有效利用。
GIS能接受大量的不同来源的空间数据,并根据用户的不同需求对这些数据进行有效地存储、检索、分析和显示,RS数据的充分利用提供了一个良好的环境。
红外遥感技术在军事方面的运用摘要:目前国际军事形势总体上趋于缓和,但天下并不太平,展望21世纪,国际关系错综复杂,世界各种力量不断分化组合。
交流与合作,斗争与竞赛交织在一起,将是21世纪国际安全环境和军事形势的基本形态。
而随着高科技技术在军事领域的广泛应用,现代战争已进入了高技术阶段,由于战争中高级技术武器装备的大量使用和新的作战理论的先导作用,引起了战争形态的重大变革。
从而导致了战争规模,样式和进程的变化。
战争已由简单的身体对抗化为智慧的较量。
正文:遥感技术是指安装与平台上的传感器,以电磁波为信息传播媒介,从遥远的地方感知地球表面和一定空间范围内的对象,从而识别地面物体的全过程,他是与航空遥感,在20世纪60年代发展起来的移民新型的综合性的边缘学科,从70年代以来,随着新的航天遥感平台的不断升空,新型传感器的研制,航天遥感技术的发展。
应用领域从军事应用发展到一地球环境和资源的监测和研究为目标的尖端技术。
在现代化战争中,军事侦察,监视与制导已完全离不开遥感技术。
一、红外线的起源与发展1800年,英国天文学家F.W.赫歇耳发现了红外线。
红外技术在军事上的实际应用始于第二次世界大战期间。
当时,德国研制和使用了一些红外技术装备,其中有红外通信设备和红外夜视仪,它们都属于主动式红外系统。
战后,由于红外光子探测器和透红外光学材料的迅速发展,红外技术的应用引起军事部门的重视。
此后,红外技术的发展方向集中在被动式系统上。
50年代,红外点源制导系统应用于战术导弹上。
60年代,红外技术的军事应用已相当广泛,如已应用于制导、火控、瞄准、侦察和监视等。
60年代中期,出现了光机扫描的红外成像技术。
70年代,红外成像技术获得迅速发展,热成像系统和电荷耦合器件的应用是这一时期的重要成果。
80年代,红外技术进入研制镶嵌焦面阵列(CCD阵列)系统的新时期。
二、红外线的基本概念自然界中, 一切温度高于绝对零度摄氏-273.16 的物体都不断地辐射着红外线, 这种现象称为热辐射。
实时目标跟踪算法及其在遥感中的应用在目标跟踪领域,实时跟踪是一个非常关键的课题,它对于提高跟踪的精度和效率具有重要意义。
实时跟踪的目标是实时处理视频序列,通过对目标的位置、形状和运动进行有效的预测和跟踪,以保证目标不会丢失或跟踪误差较大。
实时目标跟踪算法是计算机视觉的重要技术之一,它可以广泛应用于人机交互、汽车驾驶辅助、安防监控、无人机等领域。
在遥感领域中,实时目标跟踪算法也具有非常重要的应用价值。
遥感技术的发展,使得人们能够获取地球表面的高分辨率图像和视频序列,通过对这些数据进行实时跟踪和分析,能够为环境监测、资源管理、军事侦察等领域提供有效的支持。
目前,有很多的实时目标跟踪算法可以选择,最常见的包括基于滤波器、基于特征匹配和基于深度学习的算法。
下面将逐一介绍这些算法的特点和在遥感中的应用。
基于滤波器的实时目标跟踪算法基于滤波器的实时目标跟踪算法是一种传统的方法,它适用于连续的帧图像数据。
该算法的基本思想是通过对目标的状态进行滤波来估计目标的位置和运动。
常用的滤波器包括卡尔曼滤波器、粒子滤波器等。
这些滤波器都具有良好的实时性和适应性,并能有效地处理噪声和不确定性。
在遥感图像处理中,基于滤波器的实时目标跟踪算法可以应用于航空航天图像的监测和卫星图像的处理,例如预测和跟踪飞行中的航天器和卫星。
基于特征匹配的实时目标跟踪算法基于特征匹配的实时目标跟踪算法是一种特征点匹配方法,它通过对图像上的关键点进行描述和匹配来实现目标跟踪。
该算法具有结构简单、易于实现、适应性强等特点。
常见的特征点匹配方法包括SIFT、SURF、ORB等。
在遥感图像处理中,基于特征匹配的实时目标跟踪算法可以应用于地形信息的提取和机器人导航等领域,例如跟踪山脉、河流和建筑物等地物,以及提取行驶路线等。
基于深度学习的实时目标跟踪算法近年来,随着深度学习技术的发展,基于深度学习的目标跟踪算法受到了广泛的关注。
该算法通过使用深度卷积神经网络来学习目标的特征,以实现高精度和高效率的目标跟踪。
遥感影像处理技术的研究与应用随着技术的不断发展,遥感影像处理技术在许多领域中得到了广泛应用。
遥感是利用卫星、飞机等远距离传感器和图像处理技术,获取地球表面及其大气圈上的物理、化学和生态信息,以获得关于地球自然地理、人文地理、社会经济等多方面信息的科学技术。
本文将就遥感影像处理技术的研究与应用进行探讨。
一、遥感影像处理技术的研究遥感影像处理技术是将遥感图像数字化、处理、分析和应用的技术,是遥感技术的重要组成部分。
目前,遥感影像处理技术主要包括以下几个方面:1. 遥感数据的获取与处理遥感技术是通过遥感卫星或飞机等探测器获取遥感数据,然后在计算机中对数据进行处理。
数据的处理包括数据的几何纠正、大气校正、检验、拼接、归一化等,以获得质量更高、更准确的数据。
2. 遥感图像分类将遥感图像进行分类,即将不同区域的像元分为不同的类别,是遥感图像处理的重要步骤。
遥感图像分类的方法有许多,如最大似然分类、支持向量机分类、神经网络分类、回归分类等。
3. 遥感变化检测遥感变化检测是通过对不同时间的遥感图像进行比较和分析,以确定不同时间点的地形、土地利用和覆盖状况等发生的变化。
这种技术在城市规划、资源管理、环境保护和自然灾害监测等领域中得到广泛应用。
4. 遥感摄影测量遥感摄影测量是遥感技术的一项重要应用。
它通过对遥感图像中的特征点进行测量和定位,以获得遥感图像中各种地物的几何信息。
这项技术在测绘、城市规划、交通运输等领域中也得到了广泛应用。
二、遥感影像处理技术的应用遥感影像处理技术在许多领域中都得到了广泛应用。
以下是几个应用领域的介绍:1. 土地利用和土地覆盖监测通过对遥感图像进行分类和遥感变化检测,可以了解土地利用和土地覆盖的变化情况,可用于城市规划、生态环境保护等领域。
2. 农业生产智能化利用遥感图像进行快速调查、实地查勘和农田分类,可以实现农业的精准管理和农业智能化的实现。
例如,可以在种植季节内,通过对农田遥感图像的监控和变化检测,及时发现作物生长变化,实现对农田生产的实时监控。
图像处理技术在遥感中的应用遥感技术是指对地球表面采用卫星、飞机等遥感器进行观测、测量和记录,然后对所获取的数据进行处理、分析和解释的一种技术。
遥感技术广泛应用于环境监测、灾害预警、农业生产、城市规划等领域,其中图像处理技术是遥感技术中的重要组成部分,它可以对采集到的遥感图像进行数字化处理和分析,从而揭示出地表物体的信息和特征。
本文将从图像的获取和处理两个方面来介绍图像处理技术在遥感中的应用。
一、图像的获取1. 卫星遥感图像卫星遥感图像是遥感技术中最常用的图像,它可以通过卫星传输到地面站点进行接收和处理。
卫星遥感图像的主要特点是具有高时空分辨率和广覆盖范围。
高时空分辨率可使我们更加清晰地观察地表物体的细节,广覆盖范围则可以让我们对地球表面进行全面的观测和研究。
卫星遥感图像处理的主要技术包括图像去噪、图像增强、特征提取等。
2. 无人机遥感图像无人机遥感图像是近年来出现的新型遥感图像,与卫星遥感图像相比,无人机遥感图像的时空分辨率更高,能够更加准确地观测和记录地表物体的信息和特征。
无人机遥感图像可以应用于快速应急响应、高精度地理空间数据采集、精准农业等领域。
与卫星遥感图像不同,无人机遥感图像的处理技术更加灵活和个性化,可以根据不同的任务需求进行处理和分析。
二、图像的处理1. 图像去噪遥感图像经常出现一些“噪点”,它们会影响到图像的质量和准确性,因此进行图像去噪是遥感图像处理的重要步骤。
图像去噪的方法包括中值滤波、均值滤波、高斯滤波等。
通过图像去噪,可以使遥感图像更加清晰,有利于后续的图像处理和分析。
2. 图像增强遥感图像往往受到许多复杂因素的干扰,如云层、雾霾、大气折射等,这些因素会影响到遥感图像的亮度、对比度、色彩等方面。
因此,进行图像增强是遥感图像处理中的重要环节之一。
图像增强的方法有直方图均衡化、对比度拉伸、色彩增强等。
通过图像增强,可以使遥感图像更具有可读性和可视性,方便用户的观察和分析。
3. 特征提取遥感图像中包含着大量的地表物体信息和特征,如河流、道路、建筑物等等。
遥感技术用于军事地理测绘的探讨遥感技术具有诸多优势,因而在军事等诸多领域获得广泛应用,并发挥出了相当重要的作用。
本文基于遥感技术在军事地理测绘中的应用进行探讨,首先阐述了军事地理测绘的重要性,然后重点讨论了遥感技术在军事地理测绘中的应用,包括军事地域类型分析、军事交通分析、军事目标分析以及军事行动态势生成等,以期为业内人士提供有益参考。
标签:遥感技术军事地理测绘应用1军事地理测绘的重要性对于地形复杂等特殊地区,通过常规的地面调查方法往往很难较理想地掌握它们的基础地质、地形以及地貌等一系列的地理信息。
然而上述信息无论在经济开发方面,还是在国防建设方面,均具有非常重要的价值。
遥感技术具有无国界特点,因而在敏感地区的军事地理测绘工作中得以广泛应用,能够提供各种重要的基础地理信息,为军事活动提供专业服务[1]。
由此可见,基于遥感技术的军事地理测绘具有相当重要的现实意义。
2遥感技术在军事地理测绘中的应用2.1军事地域类型分析军事地域类型指的是有着相同或者类似功能的地理实体集合在相应地域上,共同构成面区位。
对军事地域类型进行分析是十分必要的,不仅关系着战时的火力配系,而且关系着兵力部署,同时还关系着战役方向选择与确定。
借助遥感图像和相关技术,分析不同地域类型的典型地理实体影像,并根据其特征以了解其山地、平原以及河流情况。
就本质而言,是对影像上各个地形要素予以有效识别,借助自动识别技术和相关技术以获得目标地形具有参考价值的信息,如坡度等数据,接下来通过分类方法进行定量分析,最终确定其位置、面积以及性质等参数。
借助边缘提出技术,辅以常见的手动勾画界线方法,便能够绘制出想要得到的军事地域类型区划图[2]。
2.2军事交通分析军事交通分析会对部队机动产生直接且重要的影响,其主要包括两个方面,一个是越野通行情况分析,另一个是正常道路战时通行能力分析,且以前者为主。
军事交通分析指的是对遥感信息以及非遥感信息进行全面且深入的分析。
多媒体技术及其应用本栏目责任编辑 :李桂瑾1前言随着科技的不断进步 , 遥感工具的使用越来越频繁 , 人们能够从高空以及太空中来观察人类居住的地球 , 也能够利用获得的遥感图像进行一系列研究和探索。
现已应用于农林业、测绘、地质勘探、水利、气象、环境保护以及军事等部门 , 并取得了很好的效益。
军事目标是一项特殊的研究内容 , 如何充分利用遥感图像资料来分析和定位军事目标是需要解决的主要问题。
遥感图像资料主要来自遥感卫星以及侦察飞机拍摄的影像资料 , 本文主要研究利用无人侦察飞机拍摄的影像资料对军事目标进行定位的问题。
2遥感图像处理技术概论遥感图像处理是遥感技术的一个重要环节 , 它直接影响到遥感信息的增强提取和分析应用效果。
遥感图像处理技术一般可以分为两大类。
一是光学处理技术 , 它可以分为机械光学和光化学处理两种方法 , 机械光学又称电子光学或物理光学 , 主要是利用相干光光源作图像处理 , 譬如密度分割、位相交换、等照度变换等内容 ; 光化学处理是依据摄影光化学原理 , 利用非相干光光源 , 即普通暗房摄影处理方法进行图像处理 , 它可以进行图像镶嵌、图像增强 (包括反差调整、彩色增强、比值处理、边缘增强、黑白发色等、图像密度分割、假彩色合成以及信息复合处理等 ; 二是计算机数字图像处理技术 , 它可以精确地进行几何定位与几何校正 , 还可以多功能地进行图像镶嵌、图像增强 (包括线性变换、直方图均衡、彩色增强、比值处理等等、图像分类、图像统计分析、多波段图像组合以及信息复合处理等。
这些处理结果在地表环境要素不太复杂的情况下 , 完全可以定量化精确分析 , 应用效果比较好。
这里 , 我们主要就数字图像处理中的几何校正等方面进行研究与分析。
除此之外 , 遥感图像处理技术开始进行信息复合的研究应用工作。
这种处理技术主要是综合使用现有的遥感资料 , 挖掘遥感资料所提供的全部信息。
其作用是能够进行地物信息的验证、补充与更新 , 提高了遥感信息的实用价值。
因此可以说 , 信息复合处理技术实际上是建立遥感资料信息库的有效方法之一。
3目标定位方法传统的对计划外目标定位主要依靠人工现地判定 , 不仅精度得不到保证 , 而且作业时间一般来说较长。
随着科技的不断发展 , 越来越多的遥感卫星运用到军事中 , 使目标定位有了更进一步的发展。
但现阶段这些高技术定位装备只能保障战略、战役目标的定位 , 对一般战斗中出现的目标还不能达到及时精确的保障。
因此 , 利用低空无人侦察机的遥感图像信息来对作战中出现的目标进行定位 , 是很有研究价值的。
3.1图像信息的获取图像信息获取过程工作原理为接收天线收到“ 无人机” 发出的侦察图像信号后 , 经高频电路送下变频电路进行信息处理 , 输出中频信号 , 经调制跟踪环解调 , 经 7M 低通滤波器提纯出视频信号 , 经视频放大和去加重电路后送往视频分配器分为两路标准视频信号 , 计算机便可将得到的图像实时记录并显示。
信息接收系统设计主要采用了图像同步跟踪和存储技术。
信息接收系统接收到“ 无人机” 发射的视频图像后 , 利用图像采集软件通过视频信息采集卡截取“ 无人机” 获取的战场视频图像 , 整个过程将采用多线程操作方式处理视频图像的采集与存储的接收事件。
线程之间同步协调则以二进制形式融合将图像文件进行同步存储 , 以便于利用其对图像信息进行进一步的处理。
3.2“三点” 匹配定位方法应当指出 , 遥感图像处理技术一般要以常规资料与人为经验结合起来 , 即指处理人员最好要具备丰富的专业知识 , 这样才能得到理想的处理结果 ; 同时也要采用多种处理方法的综合研究 , 才能满足各种专题信息的研究。
因此在实际工作中 , 对一幅遥感图像应当使用哪种方法和哪些技术手段 , 必须根据应用目的以及现有技术条件的可能来选择 , 讲究实效 , 使遥感图像处理技术真正为遥感应用服务。
由于图像信息是通过“ 无人机” 的航拍而获取的 , 而在“ 无人机” 拍摄过程中 , 又可能会受到天气、战场环境、拍摄区域地形状况、“无人机” 飞行姿态等一系列因素的影响 , 通常会导致获取的遥感图像是发生了畸变的倾斜图像。
因此 , 在遥感图像信息处理过程中 , 关键要实现对倾斜图像的匹配校正。
3.2.1匹配校正方法在匹配校正过程 (也即倾斜图像几何校正的过程中 , 由于目标附近 GCP 信息因受战场环境的影响 , 获得其信息非常困难 , 所以匹配过程应该使用尽量少的GCP 。
我们通过已知目标附近的三个 GCP 的坐标 , 将倾斜图像进行几何校正。
由于只使用了三个 GCP , 每个控制点的选取对校正结果的影响都很大 , 因此控制点一般选取地面上容易确定的标志物 , 如交叉路口、河流的尽头等。
此外 , 控制点的选取应尽可能地分散 , 若三个 GCP 在共线 , 是不能够建立仿射坐标系的。
收稿日期 :2007-08-16作者简介 :王楠 (1981- , 男 , 重庆人 , 解放军炮兵学院硕士研究生 , 研究方向 :炮兵武器装备发展论证及效能分析 ; 邓灵博 (1983- , 男 , 内蒙古自治区包头人 , 解放军炮兵学院硕士研究生 , 研究方向 :炮兵武器装备发展论证及效能分析 ; 何洪峰(1981- , 男 , 安徽桐城人 , 解放军炮兵学院硕士研究生 , 研究方向 :炮兵武器装备发展论证及效能分析。
遥感图像处理及其在军事目标定位中的应用王楠 , 邓灵博 , 何洪峰(中国人民解放军炮兵学院 , 安徽合肥 230031摘要 :对遥感图像进行了初步的介绍 ; 提出了一种军事目标定位方法 ; 利用实验对该目标定位方法进行了验证 ; 对其应用前景进行了展望。
关键词 :遥感图像处理 ; 匹配校正 ; 目标定位中图分类号 :TP391文献标识码 :A 文章编号 :1009-3044(200718-31713-02The Image of Remote Sensing Image Processing and its Application in Military Goal LocationWANG Nan,DENG Ling-bo,HE Hong-feng (College of PLA artillery, Hefei 230031,ChinaAbstract:For remote sensing, image has carried out preliminary introduction; Have put forward a kind of military goal location method; Verify using experiment for this goal location method; For its application, prospect is looked ahead.Key words:The image of remote Sensing Image Processing;Match to rectify;Goal location1713多媒体技术及其应用本栏目责任编辑 :李桂瑾图1“ 三点” 匹配定位原理图3.2.2匹配校正算法模型如图 2和图 3所示 , 设要求任意点 P' 在倾斜图像坐标空间中的坐标位置 , 首先建立仿射坐标系。
在倾斜图像中以 A 点为坐标原点 , AB 向量为横轴方向 , AC 向量为纵轴方向建仿射坐标系 X f O f Y f ; 在物空间中以 A' 为坐标原点 , A'B' 向量为横轴方向 , A'C' 向量为纵轴方向建仿射坐标系 Xf'O f 'Y f ' 。
图 2倾斜图像坐标空间图 3正视图像坐标空间过 P' 点作 A'B' 、 A'C' 的平行线分别交 A'C' 、 A'B' 于 N' 、 M' 点 , 并求出 M' 、 N' 点坐标 ZM' 、 ZN' ; 求出 M' 、 N' 点在倾斜图像坐标空间中坐标M 、 N 的坐标 ZM 、 ZN ; 再分别过 M 、 N 点作 AC 、 AB 的平行线 , 并交于点 P , 则 P 点即是 P' 点在倾斜图像坐标空间中的位置 , 得。
4实验我们可使用该方法对目标定位进行程序验证。
选取无人侦察校射飞机航拍的图像来进行校正试验 , 效果如图 4、图 5所示。
可以看到 , 利用三个控制点完全可对遥感图像进行较为精确的匹配定位 , 进而通过预定程序可迅速准确地确定目标中心的坐标。
因为我们所提出的算法是基于拍摄的物体离航拍的像机距离相同的假设 , 所以飞机离物体的距离越远 , 待测的物体离 GCP 的距离越近 , 则校正的效果越好。
5结束语在航拍、摄影测量以及军事上的无人机摄像 , 所拍摄的对象大部分并不是在摄像机的正下方 , 而是与摄像机的正下方有一定的距离 , 从而导致所拍摄出来的图像不是正视图 , 而是具有几何变形的斜视图。
很多时候我们需要的是图像的正视图 , 或者能够通过若干个地面控制点 GCP (Ground Control Point , 遥感图像上易于识别 , 并可精确定位的点的位置来计算图像上的其他点的具体位置坐标 , 所以将一幅遥感倾斜图像校正为正视图或者与 GIS 中的电子地图进行匹配是很有价值的。
匹配前我们所能利用的有用信息往往是有限的 , 所以好的匹配校正算法不仅能达到较好的校正效果 , 同时也只需比较少的信息。
要确定一个平面至少需要三个控制点 , 本文提出的算法利用地面上的三个控制点即可以将倾斜图像校正为一幅所需的正视图 , 原理简单 , 易于实现。
图 4无人侦察校射飞机航拍图像图 5几何校正后与数字地图匹配效果且使用该定位方法 , 只要使用的 GIS 数据有足够的精度 , 遥感图像匹配定位就有较高的精度 , 完全可满足战术级的要求。
此外 , 由于 GIS 在军事上的应用MGIS 已经相当成熟 , 而本文中图像信息处理的核心算法已经方便地集成到 MGIS 系统中 , 因此 , 在应用方面将是较为成熟和广泛的。
参考文献 :[1]冈萨雷斯 . 数字图像处理 (第 2版 . 北京 :电子工业出版社 , 2006.[2]俞根苗 , 邓海涛 . 弹载 SAR 图像几何失真校正方法 . 西安电子科技大学学报 (自然科学版 ,Vol.(33,No.(3,2006.6:386-389. [3]杨亚波 , 徐守时 . 一种卫星遥感图像目标位置快速精校正的新方法 [J]. 遥感学报 ,Vol.(9,No.(6,2005.11:653-658.[4]王家耀 . 军事地理信息系统的现状与发展 , 中国工程科学 ,Vol.(4,No.(12,2002.12. 1714电脑知识与技术。