基于CE-1的三线阵CCD影像构建全月DEM的研究

摘要

月球数字高程模型的建立是人类探测月球过程中描述月表模型的第一步。本文在分析了CCD影像匹配、地面点高程计算、DEM内插等建立数字高程模型关键技术的基础上，研究确定了基于嫦娥一号卫星获取的三线阵CCD影像构建月球数字高程模型的方法和策略。本论文的主要研究成果与创新点概括如下:
　　 1、针对嫦娥一号三线阵CCD影像数据量大的特点，本文设计了一种由粗到精的影像匹配算法。该算法对遗传算法进行了改进，将一种隔点计算的模板与这种改进的遗传算法相结合进行粗匹配。为了保证匹配的精度，在粗匹配的基础上利用匹配精度较高的归一化互相关算法结合两种不同的模板进行精匹配，实现了CCD影像的快速匹配。
　　 2、在没有星历，姿态数据、月面控制点的情况下，本文利用嫦娥一号的激光高度计所获得的数据作为月面控制点，在此基础上，采用前方交会的外方位元素计算方法进行部分外方位元素值的计算，然后通过最小二乘拟合出所有的外方位元素，实现了CCD影像每行外方位元素值的计算。
　　 3、在计算月面点坐标后，为了生成较精细的月球数字高程模型，本文进行了DEM内插计算。采用距离加权插值算法，进行地面点的逐点内插。由于利用该算法进行插值计算时，参与计算的点是随内插点的不同而变化的，考虑到数据量的庞大，为了减少这些计算点的搜索时间，本文将得到的月面点坐标进行分块存储，而在搜索计算点时，结合插值点的位置分块调用，提高了搜索的效率。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 DEM生成的研究现状

1．3 基于嫦娥一号CCD影像生成月表DEM的关键技术分析

1．3．1 影像匹配

1．3．2 地面点高程计算

1．4 论文的研究内容及组织结构

第二章 基于改进的遗传算法的同名像点匹配

2．1 引言

2．2 Harris算子提取特征点

2．3 改进的遗传算法

2．4 算法设计与实验分析

2．4．1 算法设计

2．4．2 实验分析

2．5 本章小结

第三章 CCD影像外方位元素拟合计算

3．1 引言

3．2 坐标系及其之间的转换

3．2．1 摄影测量涉及的几种坐标系

3．2．2 坐标系的转化关系

3．3 任意时刻摄影中心外方位元素计算

3．3．1 控制点的选取

3．3．2 空间后方交会

3．4 外方位元素的最小二乘拟合

3．5 实验与分析

3．6 本章小结

第四章 基于CCD影像匹配的月球DEM生成

4．1 引言

4．2 空间前方交会计算月面点坐标

4．2．1 空间前方交会

4．2．2 算法设计

4．3 DEM内插

4．3．1 内插概述

4．3．2 距离加权插值法

4．4 实验与分析

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 本文的工作总结

5．2 展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢