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航空遥感相机成像质量的一种检验方法

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第１０卷第５期　２　０　０　２年１　０月　光学精密工程　

Ｏｐｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ＶｏＩ．１０　ＮＯ．５　Ｏｃｔ．　２００２　

文章编号１００４—９２４Ｘ（２００２）０５—０４５９—０３　

航空遥感相机成像质量的一种检验方法　

王晓东，郝志航　

（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春１３００２２）　

摘要：在航空遥感相机研制过程中，为了检验和评价相机成像质量，以及在相机校飞成像试验中实时观　察地物，获取高质量目标图像，采用ＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ　Ｉｎ　Ｆｉｒｓｔ　Ｏｕｔ）和ｉｓｐＬＳＩ（ｉｎ－ｓｙｓｔｅｍ－ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌａｒｇｅ　

Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）技术基于ＰＣ机设计了一种智能型相机图像检验系统。介绍了其设计思想、工作原理　及基本功能，阐述了硬件结构与软件实现。系统可根据不同任务需要设置参数，实时显示图像，同时还　

可将图像数据以文件形式记录存盘。　关键词：遥感相机；图像检验系统；ＣＣＤ；ＦＩＦＯ；ｉｓｐＬＳＩ　

中图分类号：ＴＰ７５２　文献标识码：Ａ　

１　引　言　

在航空遥感相机的研制过程中，为了对相机　

成像质量、整机传递函数作一定的评价，通常使用　

示波器来检测视频信号，这种方法很不直观，难以　

做出准确评价。而图像检验系统则能通过实时显　

示图像的方法，方便直观地为整机系统进行光学、　

电路调试提供有力的客观依据【ｘ－２］。此外，遥感　

相机在室外动态成像试验以及航空校飞成像试验　

中，需要具有图像检验系统，以便在相机开拍前，　

观察相机成像质量，改变相机参数设置，以得到最　

佳成像质量图像，并对拍摄区域实时观察，拍摄记　

录感兴趣的目标　Ｊ。　

在某Ｃ（、Ｄ遥感相机研制过程中，为了满足上　

述需要，采用ＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ　Ｉｎ　Ｆｉｒｓｔ　Ｏｕｔ）和ｉｓｐＬＳＩ　

（ｉｎ—ｓｙｓｔｅｍ—ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌａｒｇｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）　

技术基于ＰＣ机设计了一种智能型图像检验系　

统。此图像检验系统可根据不同任务需要设置参　

数，实时显示图像，同时还具有图像冻结功能并可　

将图像数据以文件形式记录存盘。　

２原理与功能　

ＣＣＤ成像单元输出的同步时钟信号ＳＴＢ、　

收稿日期：２００１—１０．２０：修订日期：２００２．０４—０１　行有效信号ＬｖＡＬ输入ｉｓｐＬＳｌ模块并根据参数　

设置产生相应的控制逻辑，控制ＣＣＤ成像单元输　

出的像元数据经由缓冲器写入采用ＦＩＦＯ器件的　

ＣＡＣＨＥ，匹配数据流。ＣＣＤ成像单元输出的同步　

时钟信号ＳＴＢ、行有效信号ＬＶＡＬ和图像数据的　

时序关系如图１所示。　

ＳＴＢ几ｎ几　

ｔ￣￣－－－３０９Ｃ　』＿　

）④Ｃ　

图１同步时钟ＳＴＢ、行有效Ｌ１，ＡＬ和图像数据ＤＡ．　

ＴＡ的时序关系　

Ｆｉｇ．１　Ｔｉｍｉｎｇ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　。ＬｖＡＬ　ａｎｄ　ＤＡ．　

ＴＡ．　．　

采集图像数据时，主控微机查询到图像数据　

写人ＦＩＦＯ缓冲存贮器，则通过ＰＣ机总线读取数　

据直接写人ＰＣ机的显示存储器，显示软件通过　

ＢＩＯＳ调用，将图像数据滚动显示，通过键盘输人　

命令可暂停图像滚动，实现图像冻结功能，并可将　

屏幕图像数据（显示存储器内的数据）以文件形式　

记录存盘。ＣＣＤ相机图像检验系统如图２所示。　

图像检验系统主要功能：　

１）设置行采集分频参数，可实现２的ｏ～３　

次幂分频　

２）设置像元采集分频参数，可实现２的ｏ～３　

次幂分频　维普资讯 http://www.cqvip.com 光学精密工程　第１Ｏ卷　

蛊　

图２　ＣＣＤ相机图像检验系统框图　

Ｆｉｇ．２　Ｂｌｏｃｋ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＣＣＤ　ｃａｍｅｒａ　ｉｍａｇｅ　ｅｖａｌｕａｔ・　

ｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ．　

３）实时动态显示图像　

４）显示图像冻结功能　

５）将显示的图像数据以文件形式记录存盘　

３硬件结构　

３．１基于ＦＩＦＯ的ＣＡＣＨＥ设计　

由于ＣＣＤ成像单元图像数据读出速率与ＰＣ　

总线吞吐能力的差异，需要采用ＣＡＣＨＥ技术匹配　

数据流。ＣＡＣｍ（即高速缓冲存取），是将高速存　

取的数据先存放在某一高速存储区，这一高速存储　

区起到匹配数据流的缓冲作用。根据ＣＣＤ相机推　

扫成像的顺序性，采用ＦＩＦＯ器件作为ＣＡＣＨＥ。这　

种设计有别于其他的帧缓存方法，只需要一个口地　

址即可顺序读取数据，而不需设计地址发生器，结　

构简单，控制方便，实现可靠，性价比高。　

３．２基于ｉｓｐＬＳＩ的控制逻辑设计　

所谓“在系统编程”（Ｉｎ—Ｓｙｓｔｅｍ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａ—　

ｂｉｌｉｔｙ），是设计人员在自己设计的电子系统中或　

电路板上为重构逻辑而对逻辑器件进行编程或反　

复编程的能力。采用ＩＳＰ技术后，可获得一种　

“软”硬件的崭新概念：使得电子系统的硬件设计　

变得象软件设计那样灵活而又易于修改。硬件的　

功能可以实时地加以修改，或按规定程序改变组　

态。这样便使新一代电子系统具有极强的可扩展　

性以及设计资源的可重复利用性，扩展了器件的　

用途，同时缩短了系统调试的周期，省掉了对器件　

单独编程的环节和器件编程设备，从而给电子系　

统的设计、制造和编程带来了极大的方便［　。　

ｉｓｐＬＳＩ器件的编程过程，即为把ＪＥＤＥＣ形式　

的文件烧录到可编程器件中的过程。对器件的编　程只需一个５Ｖ电源和一根普通的五芯串行接口　

电缆，如图３所示。在系统编程的基本信号为：串　

行数据输入（ＳＤＩ），工作模式（ＭＯＤＥ），串行数据　

输出（ＳＤＯ），串行编程时钟（ＳＣＬＫ），和在系统编　

程使能（／ｉｓｐＥＮ）［　。　

图３多ｉｓｐ器件编程接口　

Ｆｉｇ．３　Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｏｆ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｉｓｐ　ｄｅｖｉｃｅｓ　

４　软件设计　

软件设计采用Ｃ语言编写程序代码，实现简　

单，操作方便。程序主要包括命令与参数输入程　

序和显示程序，在多次试验任务中，运行稳定，完　

成了功能要求。　

命令与参数输入程序通过扫描键盘，识别命　

令与参数的有效输入，实现参数设置以及实时显　

示、图像冻结和图像数据存盘的命令确认并完成　

相应功能。　

显示程序采取将图像数据直接写入ＰＣ机　

ＶＲＡＭ的策略，从ＦＩＦＯ缓冲器读入图像数据，　

并直接调用ＢＩＯＳ函数，完成实时滚动显示任务。　

５试验结果与结论　

图像检验系统设计调试完成后，参加了多次　

室内动态成像试验和外景动态成像试验，并参加　

了多次航空校飞成像试验，依靠动态参数设置，可　

以得到不同成像效果，并可以满足不同型号和规　

格的ＣＣＤ成像试验的任务需要。试验中成像效　

果令人满意，参见图４和图５。　

通过试验，可以得出以下结论：　

１）图像检验系统是检验遥感相机成像质量　

最直观的技术手段；　

２）根据记录的图像数据文件，可对相机某些　

参数进行定量计算和分析；

　维普资讯 http://www.cqvip.com 第５期　王晓东，等：航空遥感相机成像质量的一种检验方法　４６１　

图４室内推扫成像实验图像　

Ｆｉｇ．４　Ｐｕｓｈ—ｂｒｏｏｍ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｉｍａｇｅ　ｉｎｄｏｏｒｓ　

３）在航空校飞试验中，可作为成像快视系　

统；　

４）可动态设置系统参数，得到不同成像效　

果，并可依靠此项功能，满足不同型号和规格的数　

参考文献：　图５航空校飞实验图像一某机场附近地区　

Ｆｉｇ．５　Ａｅｒｉａｌ　ｔｅｓｔ　ｉｍａｇｅ－ａｒｅａ　ａｄｊａｃｅｎｔ　ｔｏ　ａｎ　ａｉｒｐｏｒｔ　

字化遥感相机成像试验的需要；　

５）该图像检验系统结构简单可靠，可实时显　

示图像，具有参数设置和将图像数据记录存盘的　

功能，性价比高。　

［１］　张向前，赵巍，朱龙文．传输型ＣＣＤ遥感卫星图像质量评价［Ａ］．卫星遥感图像数据传输与压缩技术专题研讨会　

论文集［Ｃ］．国防科工委，１９９６．１０—１４．　

［２］　

［３］　

［４］　

［５］　李文亮．ＴＤＩ　ＣＣＤ相机数据采集与图像处理技术［Ｊ］．航天返回与遥感，１９９８，（８）：６４—６７．　

王晓东．传输型三线阵ＣＣＤ航天摄影测量相机研究总结报告一图像快视系统研制总结报告［Ｒ］．长春光机所，　

２０００．　

曾晓洋，王晓东，魏仲慧．基于ｉｓｐＬＳＩ器件的ＤＲＡＭ控制的设计［Ｊ］．光学精密工程，１９９８，６（４）：９０—９４．　

章开和．多个ＩＳＰ的菊花链编程结构［Ｊ］．今ｒｔ电子，１９９５，８：１０５—１０８．　

Ｉｍａｇｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ａｅｒｉａｌ　ｒｅｍｏｔｅ　ｃａｍｅｒａ　

ＷＡＮＧ　Ｘｉａｏ－ｄｏｎｇ，ＨＡＯ　Ｚｈｉ—ｈａｎｇ　

（Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｏｐｔｉｃｓ，Ｆｉｎｅ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，　

Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ　１３００２２，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｅｒｉａｌ　ｒｅｍｏｔｅ　ｃａｍｅｒａ，ａｎ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ　

Ｉｎ　Ｆｉｒｓｔ　Ｏｕｔ），ｉｓｐＬＳＩ（ｉｎ—ｓｙｓｔｅｍ—ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌａｒｇｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）ａｎｄ　ＰＣ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　

ｆｏｒ　ｐｒｏｖｉｎｇ　ａｎｄ　ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ　ｉｍａｇｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｏｂｓｅｒｖｉｎｇ　ｅａｒｔｈ　ｏｂｊｅｃｔｓ　ｉｎ　ａｅｒｉａｌ　ｔｅｓｔｓ．Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ　

ａｎｄ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ａｒｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ。ａｎｄ　ｔｈｅ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｉｌｌｕｓｔｒａｔ—　

ｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ａｒｅ　ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．ｃａｍｅｒａ　ｉｍａｇｅｓ　ａｒｅ　ｄｉｓ—　

ｐｌａｙｅｄ　ｒｅａ１．ｔｉｍｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｍａｇｅ　ｄａｔａ　ｍａｙ　ｂｅ　ｒｅｃｏｒｄｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｉｌｅ　ｆｏｒｍａｔ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒｅｍｏｔｅ　ｃａｍｅｒａ；ｉｍａｇｅ　ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ；ＣＣＤ；ＦＩＦＯ；ｉｓｐＬＳＩ　

作者简介：王晓东（１９７０一），男，吉林省白山市人，长春光学精密机械与物理研究所在职博士研究生，主要从事空间光学　传感器信息获取与处理方面的研究工作。

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遥感信息评价指标

遥感信息评价指标

遥感信息评价指标

随着遥感技术的不断发展和应用，遥感信息的评价成为了遥感研究中的一个重要问题。遥感信息评价指标是评价遥感信息质量和有效性的标准和方法。本文将从不同角度介绍遥感信息评价指标的相关内容。

一、遥感图像质量评价指标

1. 分辨率：分辨率是指遥感图像中可分辨的最小空间单位，通常用米或者像素表示。分辨率越高，图像中的细节信息就越丰富，有利于提取更准确的地物信息。

2. 均匀性：图像均匀性是指图像中不同地物类别分布的均匀程度。均匀性好的图像，地物分布的差异较小，有利于提取地物信息的一致性。

3. 噪声：噪声是指图像中的随机干扰信号，会对地物信息的提取造成影响。图像质量评价中，通常使用信噪比来评估图像中的噪声水平，信噪比越高，图像质量越好。

4. 对比度：对比度是指图像中不同地物之间的亮度差异程度。对比度越大，地物之间的区分度越高，有利于提取地物信息。

5. 形变：形变是指图像中地物位置相对于实际位置的偏差。形变越小，图像的几何精度越高，有利于地物信息的提取和分析。

二、遥感数据质量评价指标 1. 几何精度：几何精度是指遥感数据中地物位置相对于实际位置的偏差程度。几何精度越高，地物位置信息的精确度就越高，有利于地物信息的提取和分析。

2. 光谱精度：光谱精度是指遥感数据中不同波段之间的光谱反射率的准确性。光谱精度越高，遥感数据能够更准确地反映地物的光谱特征。

3. 时间精度：时间精度是指遥感数据采集的时间间隔。时间精度越高，可以获取到更多时相信息，有利于监测和分析地表变化。

4. 信噪比：信噪比是指遥感数据中信号与噪声的比值。信噪比越高，数据质量越好，有利于提取地物信息。

5. 动态范围：动态范围是指遥感数据中能够表达的亮度级别范围。动态范围越大，数据能够表达的亮度级别范围越广，有利于提取地物信息。

三、遥感信息应用评价指标

1. 信息量：信息量是指遥感信息中所包含的有效信息的多少。信息量越大，遥感信息的应用价值越高。

倾斜数字航空摄影成果质量检验技术规程

倾斜数字航空摄影成果质量检验技术规程

倾斜数字航空摄影成果质量检验技术规程

倾斜数字航空摄影成果质量检验技术规程旨在通过对倾斜数字航空摄影成果质量的检验，为倾斜航空数字摄影成果的使用提供技术支持。该规程应用于工程管理、水利水电、城市规划、古迹量测、国土测绘等领域所开展的倾斜数字航空摄影项目，用于统一和规范控制它们的质量。

第一节 概 述

本规程规定了倾斜数字航空摄影成果质量检验的相关规范，包括倾斜数字航空摄影成果质量要求、数据采集、处理和测试技术规范、检验程序及检验报告编制。

第二节 倾斜数字航空摄影成果质量要求

2.1 倾斜数字航空摄影成果的制作质量应符合《中华人民共和国国家质量标准》，根据实际使用需要，遵守当地区域、项目和专业规范。

2.2 图幅尺寸应符合各项上有关规范或需求，平面歪曲率应小于1/1 000，垂直歪斜率应小于1/500，地物有效像元的动态范围大于8bit。

第三节 数据采集

3.1 数据采集设备及配套软件应符合有关规范要求，采集环境温度应在-30℃~50℃之间，采集环境湿度应在10%~90%之间；

3.2 数据采集设备须定期维护，维护保养记录应到位，每次采集前要求进行数据采集系统和相机性能测试。

第四节 数据处理和测试技术规范

4.1 数据处理及交付技术要求：

（1）数据格式：测试的原始数据、处理的模型数据以及测试成果必须采用标准格式。

（2）遥感影像必须经过地物识别技术以及影像分类技术，得到航摄成果图及识别航摄成果图所含地物种类，并反映出航摄成果产品的精度及质量。

（3）原始数据的校核必须准确无误，及时向客户提供完整准确的成果数据。

第五节 检验程序

5.1 根据实际情况，编写检验计划，确定检验部位、检验项目及方

遥感图像客观质量评价方法研究

遥感图像客观质量评价方法研究

遥感图像客观质量评价方法研究

何中翔;王明富;杨世洪;吴钦章

【摘 要】为分析图像压缩过程对遥感图像质量的影响,从遥感图像构像质量和几何质量两个方面探讨了遥感图像客观质量评价方法,并改进一种基于Harris角点检测算法的亚像素级角点检测算法.采用JPEG2000、SPIHT两种算法分别对这些评价方法进行验证.实验表明:为满足人眼视觉观察能分辨图像细节的要求,遥感图像压缩比不宜超过16倍,为使压缩后图像满足计算机视觉应用,图像压缩比不宜超过8倍.%To study the quality effect of the remote sensing image brought by

the image compression process, several algorithms of objective quality

assessment about the visual and geometric quality of the remote sensing

image are discussed. A sub-pixel level corner detection algorithm based on

the Harria corner detection algorithm is improved. Two compression

algorithms of JPEG2000 and SPIHT are used to verify these assessment

algorithms. The experimental results show that the image compression

rate can be no larger than 16 if you want to distinguish the details by your

eyes, and it can be no larger than 8 if you need satisfactory precision in

大疆m3m的gsd计算方法

大疆m3m的gsd计算方法

大疆m3m的gsd计算方法

大疆M3M是一款具有高分辨率成像能力的航空相机，其GSD（Ground Sampling Distance，地面采样距离）计算方法被广泛应用于测绘、遥感等领域。本文将介绍大疆M3M的GSD计算方法及其应用。

一、GSD的定义

GSD是指相机成像时相邻两个像素点之间在地面上的实际距离。它是一个重要的参数，用于衡量相机成像的分辨能力。GSD越小，表示相机成像的分辨率越高，能够捕捉到更多细节信息。

二、GSD计算方法

大疆M3M的GSD计算方法如下：

GSD = (F * H) / P

其中，F为相机焦距，H为飞行高度，P为相机水平像素数。

1. 确定相机焦距（F）

相机焦距是指相机镜头的焦距，通常以毫米为单位。可以通过查看相机技术规格或使用测距仪来获取。

2. 确定飞行高度（H）

飞行高度是指航空器相对于地面的垂直距离，通常以米为单位。可以通过GPS定位系统或其他测量工具获取。

3. 确定相机水平像素数（P）

相机水平像素数是指相机水平方向上的像素数量。通常可以在相机技术规格中找到。

根据以上三个参数，可以计算出相机的GSD。

三、GSD的应用

GSD的计算结果可以用于多个领域和应用中，以下是其中两个常见的应用示例：

1. 测绘应用

在测绘领域中，GSD的大小与地图的精度有直接关系。当需要制作高精度地图时，需要选择较小的GSD值。通过计算GSD，可以确定相机在不同飞行高度下的成像精度，以便选择合适的参数进行测量。

2. 遥感应用

在遥感领域中，GSD的大小与遥感图像的解译精度和信息提取能力有直接关系。较小的GSD可以提供更多细节信息，适用于对地物进行更精细的分类和识别。根据GSD的计算结果，可以确定相机在不同飞行高度下的成像能力，以便选择合适的参数进行遥感数据采集。

总结：

大疆M3M的GSD计算方法简单易懂，通过输入相机焦距、飞行高度和相机水平像素数，即可计算出GSD的数值。根据GSD的计算结果，可以确定相机的成像分辨率和精度，进而应用于测绘、遥感等领域。在实际应用中，合理选择相机参数，将有助于提高数据的质量和应用的效果。