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环境一号卫星CCD影像云去除方法研究及并行化实现

作　者: 郑玉凤
导　师: 李海涛
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 摄影测量与遥感
关键词: 环境一号卫星影像云去除 MPI 并行计算集群
分类号: P228
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

环境卫星是实现对我国及周边国家、地区的环境与灾害动态监测的“环境与灾害监测预报小卫星星座”之一星。目前,随着卫星应用成效的加强以及影像数据量的急剧增加,研究与其相适应的数据处理方法迫在眉睫。研究遥感影像的云去除方法是遥感应用研究的基础,在遥感影像的处理过程中处于重要地位。本文针对环境一号卫星CCD影像的数据特点,研究适用于环境一号卫星CCD影像的云去除方法,主要研究内容如下:(1)环境一号卫星CCD影像薄云去除方法。通过分析环境一号卫星CCD影像的数据特点,对“BSHTI”(background suppressed haze thickness index)云检测方法和“虚拟云点”云去除方法进行了适应性改进和完善。并通过实验将此算法与原始算法进行对比分析,总结其优点与局限性。(2)环境一号卫星CCD影像厚云去除方法。首先研究了双时相影像间的辐射校正方法,对“伪”不变特征点(PIFs)方法中“伪”不变特征点的选取提出了新思路,即将匹配的特征点作为“伪”不变特征点。然后,实现了基于双时相影像的云替换方法,并引入了边界线羽化的思想,对其进行了适当调整,初步解决了云替换区域和原始影像之间辐射亮度差异的问题。(3)遥感影像云去除算法的并行化设计与实现。为了提高云去除的速度和效率,本文利用基于MPI(Message Passing Interface)的并行处理技术,对云去除算法进行并行化改造。首先分别对上述两种方法进行并行性分析,进而设计并实现该算法的并行程序,并通过实验对并行程序的性能进行评价。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-11
1 绪论  11-20
  1.1 课题研究背景及意义  11-15
    1.1.1 课题研究的意义  11-13
    1.1.2 环境一号卫星CCD影像简介  13-15
  1.2 国内外研究现状及发展  15-17
  1.3 课题研究的内容、来源与现有基础  17-18
    1.3.1 课题研究的内容  17-18
    1.3.2 课题来源于现有基础  18
  1.4 论文的组织结构  18-20
2 遥感影像云去除原理和方法  20-26
  2.1 薄云影像的成像机理  20-21
    2.1.1 云的形成和云的反射、吸收和散射  20
    2.1.2 薄云成像的一般模型  20-21
    2.1.3 遥感影像薄云区域的空间特性和频率特性  21
  2.2 遥感影像薄云去除常用方法  21-24
    2.2.1 基于灰度图像的薄云去除方法  21-23
    2.2.2 彩色遥感图像的薄云去除方法  23-24
  2.3 遥感影像厚云去除常用方法  24-25
  2.4 本章小结  25-26
3 环境一号卫星遥感影像薄云去除方法研究  26-37
  3.1 环境一号卫星CCD影像数据分析  26-29
  3.2 “BSHTI”云检测方法和“虚拟云点”云去除方法  29-30
    3.2.1 “BSHTI”云检测方法  29
    3.2.2 “虚拟云点”云去除方法  29-30
  3.3 改进的“BSHTI”云检测方法  30-32
  3.4 基于原始算法和改进后算法的实验分析  32-35
    3.4.1 实验数据  32-33
    3.4.2 原始算法和改进算法实验结果及分析  33-35
  3.5 本章小结  35-37
4 环境一号卫星遥感影像厚云去除方法研究  37-48
  4.1 问题的提出  37-38
  4.2 影像预处理  38-41
    4.2.1 影像配准  38
    4.2.2 辐射校正  38-41
  4.3 厚云去除  41-42
  4.4 厚云去除实验结果及分析  42-47
    4.4.1 实验数据  42-43
    4.4.2 实验结果及分析  43-47
  4.5 本章小结  47-48
5 基于MPI的影像去云并行算法设计与实现  48-67
  5.1 并行计算机的类型  48-50
    5.1.1 根据数据存储方式划分  48-49
    5.1.2 根据指令或程序数据个数划分  49-50
  5.2 基于MPI的并行处理技术  50-55
    5.2.1 MPI介绍  50-51
    5.2.2 MPI的通信方式  51-54
    5.2.3 MPI并行程序设计的基本模式  54-55
  5.3 基于MPI的遥感影像云去除算法并行设计与实现  55-59
    5.3.1 遥感影像处理并行化策略  55-56
    5.3.2 遥感影像云去除算法的并行化分析  56-59
  5.4 并行程序性能评价及实验结果分析  59-65
    5.4.1 并行程序性能评价  59
    5.4.2 并行程序实验平台和实验数据  59-61
    5.4.3 实验结果与性能分析  61-65
  5.5 本章小结  65-67
结论  67-69
参考文献  69-73
作者简历  73-74
学位论文数据集  74-75

环境一号卫星CCD影像云去除方法研究及并行化实现

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