Landsat7 ETM+数据处理技术研究

摘要

Landsat7是NASA于1999年发射的资源卫星,该论文完成了国内第一个完整的Landsat7下行数据预处理成像及系统级图像校正和评估系统.论文研究工作主要包括预处理过程、系统级校正过程、校正质量评估过程,其中系统级校正由辐射校正和几何校正组成.论文工作完成了数据的解同步、解扰、解包等步骤,并提取得到图像数据和用于辐射及几何校正的参数,最终输入到相应文件中,生成零级产品.Landsat7系统级辐射校正研究是针对Landsat7探测器的辐射性能和扫描特性,总结归纳各种辐射问题和辐射性能参数,然后根据这些参数进行图像数据辐射校正,并生成1R级产品.论文仔细分析了每个辐射问题的产生,并给出了详细的性能参数测量过程及辐射校正过程.Landsat7系统级几何校正研究首先分析Landsat7几何模型和双向扫描特性,然后给出了系统级几何校正的原理和方法,并实现了方法的应用,最终生成1G级产品.论文的最后一部分工作是对图像质量的评估.给出了常用的辐射质量评估方法;对辐射校正后的图像,引进了三维噪声分析方法,起到了对图像辐射质量和辐射校正方法的评估作用;对几何校正后的图像,采用并计算了三个性能参数,验证了论文采用的校正算法的有效性.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.前言

2.国内外研究历史和现状

3.Landsat7系统的组成及工作模式

3.1传感器

3.2轨道与覆盖

3.3卫星、地面之间的数据通讯

3.4地面系统与产品格式

4.论文研究目的和内容

参考文献

第二章预处理过程

1.Landsat7的宽波段任务数据协议

1.1任务数据层

1.2虚拟通道层

1.3物理通道层

2.Landsat7的任务数据格式

2.1 ETM+数据流和格式化

2.2 ETM+主要帧结构

2.3 ETM+较小帧数据结构

2.4各个特定较小帧格式

2.5 PCD/状态数据

2.6 PCD格式

3.零级产品

3.1宽波段图像数据文件

3.2 MSCD文件

3.3 PCD文件

3.4校正数据文件

3.5元数据文件

3.6多波段图像浏览文件

3.7校正参数文件

4.预处理系统与软件

5.实验结果

6.结论

参考文献

第三章Landsat7辐射性能和辐射校正方法

1.可用于测量辐射性能参数和辐射校正的数据

1.1发射前测量数据

1.2内部定标(IC)数据

1.3部分孔径太阳校正器(PASC)

1.4完全孔径太阳校正器(FASC)

1.5图像数据

1.6校正参数文件(CPF)

2.辐射性能及其参数测量方法

2.1探测器增益(GAIN)和偏置(BIAS)

2.2脉冲噪声(IN)

2.3记忆效应(ME)

2.4扫描相关偏移(SCS)

2.5一致噪声(CN)[1,2]

2.6丢失行[1]

2.7饱和探测器[1,2]

2.8不可操作的探测器[1]

2.9量化噪声

2.10随机噪声

2.11MTF(调制传递函数)

2.12系统分辨率

2.13太阳角和扫描角的影响

3.辐射校正方法和辐射校正过程

3.2 ME的校正

3.3校正SCS(扫描相关偏移)

3.4一致噪声的鉴别和去除

3.5校正脉冲噪声

3.6分离图像和IC数据

3.7随机噪声的量化和校正

3.8分析和校正饱和[1]

3.9校正丢失行和不可操作探测器

3.10测量和应用探测器绝对偏置和增益

3.11校正残余条带

3.12校正局部条带

3.13其它辐射校正方法

4.实验分析和结果

4.1利用直方图判断饱和结果

4.2脉冲噪声

4.3一致噪声

4.4 SCS的去除

4.5 ME

4.6随机噪声

4.7增益、偏置校正

4.8去图像条带

4.9直方图变换和方差均衡

5.结论

参考文献

第四章Landsat7图像系统级几何校正算法

1.坐标系统及其转换

1.1坐标系统

1.2坐标系统转换

2.时间系统

2.1时间系统概述

2.2校正过程中所需的各个时间代码

3.几何校正原理和算法

3.1视线产生和投影

3.2扫描镜校正

3.3姿态合成

3.4寻找输出空间像素在输入空间的对应像素位置

3.5重采样过程

4.快速系统级几何校正方法

4.1建立分离的视点模型

4.2求偏导量

5.实验结果

5.1常规方法的实验结果

5.2快速方法的实验结果

6.结论

参考文献

第五章图像质量评估

1.基于辐射性能的质量评估和校正方法评估法

1.1原理及方法

1.2实验结果

1.3小结

2.基于几何性能的质量评估方法

2.1定位精度

2.2变形度

2.3行间相关度

2.4小结

3.总结

参考文献

第六章结论

博士期间发表论文

致谢