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双线阵推扫成像光学遥感卫星在轨动目标检测方法
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作者 杨灿坤 李小娟 +3 位作者 李韦 钟若飞 李清扬 杜鑫 《地球信息科学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期1040-1056,共17页
动目标检测是从时序图像中获取时间维度动态变化信息的有效手段,通过快速获取、分析和利用卫星遥感数据中的现势信息,将遥感数据中时空域运动和变化信息表征为对象和知识,可以有效提升卫星数据的利用效率,实现“现势数据、即时传输”的... 动目标检测是从时序图像中获取时间维度动态变化信息的有效手段,通过快速获取、分析和利用卫星遥感数据中的现势信息,将遥感数据中时空域运动和变化信息表征为对象和知识,可以有效提升卫星数据的利用效率,实现“现势数据、即时传输”的应用要求。现有的卫星视频和多光谱遥感图像用于动目标检测领域,无法满足大范围动目标发现、运动速度适应性以及硬件加速兼容性等应用需求。本文以利用光学遥感卫星实现大范围动目标快速感知为目标,通过双线阵推扫光学遥感相机采集包含时域动目标信息的双条带图像,以船舶目标为例,经过在轨处理形成动目标关键信息。相机原理样机已经搭载“泰景四号01星”于2022年2月27日成功发射,验证了大范围动目标检测的技术路线。本文在提出双线阵推扫成像方法以及动目标时空特性数学模型基础上,构建基于显著性区域建议的动目标检测方法,利用时空域变化信息表征和提取动目标显著性区域,基于深度学习目标检测技术实现动目标判别,获取动目标检测结果。利用在轨拍摄的双条带图像,验证了算法精度,对比传统算法,本文方法在单体目标分割方面提升明显,动目标分割结果较为完整、清晰,有效提升了动目标两个时刻间的匹配精度。结果表明,算法能够有效实现双条带图像中的动目标检测,具有以下2个方面的优势:(1)提出双条带推扫成像模式和方法,扩展图像时域信息,解决卫星无机动条件下大范围动目标观测问题;(2)提出基于显著性区域建议的动目标检测模型,解决了大范围双条带图像中复杂背景下动目标检测问题。通过获取动目标关键信息,大幅度减少遥感信息的对地传输带宽需求,可以为大规模对地观测系统数据在轨处理与地学应用提供新型的数据获取与处理思路。 展开更多
关键词 双线阵推扫 双条带影像 动目标检测 在轨智能处理 时空域变化信息 单体目标分割 深度学习目标检测 显著性区域建议
原文传递
国际首颗动目标检测专用卫星的设计与在轨验证
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作者 杜鑫 钟若飞 +4 位作者 杨灿坤 李清扬 周春平 李小娟 宫辉力 《首都师范大学学报（自然科学版）》 2024年第5期3-10,共8页
随着卫星技术的快速发展,遥感应用需求由传统的静态观测向动态监测转变。目前支持动目标检测的遥感卫星存在慢速运动目标提取困难、观测范围受限及数据量大不易传输和处理等问题。本文在成像采样模式、数据处理方法、硬件体系结构上提... 随着卫星技术的快速发展,遥感应用需求由传统的静态观测向动态监测转变。目前支持动目标检测的遥感卫星存在慢速运动目标提取困难、观测范围受限及数据量大不易传输和处理等问题。本文在成像采样模式、数据处理方法、硬件体系结构上提出创新思路:(1)设计了双线阵推扫成像遥感相机,单次成像获取时差可控同谱双条带数据,突破卫星无机动条件下大范围动目标观测难题,形成动态遥感概念中“瞬时变化”信息的获取手段。(2)自主研制配套星上智能处理单元,部署高效数据处理算法,通过高性能硬件加速体系结构设计,形成了动态遥感体系中的即时遥感服务的硬件载体。技术验证样机已经搭载泰景四号01卫星成功发射,使其成为国际首颗动目标检测专用卫星。在轨验证结果表明,该卫星可实现在推扫视场内大范围运动目标检测,对于高铁、车辆和船舶等动目标均有较好的检测效果,并且星上处理单元在时间效率、能耗利用及处理效果方面均满足在轨处理应用需求。相关技术和成果对智能交通、防灾救灾和国家安全等应用领域具有较高的理论价值和现实意义。 展开更多
关键词 星上处理 动目标检测 双线阵推扫 硬件架构 在轨验证
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