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研究生:黃金城
研究生(外文):Chin-Chen Huang
論文名稱:衛載SAR地塊影像匹配之參數最佳化
論文名稱(外文):Parameter Optimization in Satellite SAR Groundel Area Image Matching
指導教授:吳究吳究引用關係
指導教授(外文):Joz Wu
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:土木工程研究所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:84
中文關鍵詞:影像匹配合成孔徑雷達
外文關鍵詞:SARimage matchingSynthetic Aperture Radar
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摘要
地形物元是物空間匹配的基本單元,亦稱為地元,其大小約是將像元依比例投射至地表的尺寸。地元影像產生方法是由物空間位置出發推求影像坐標並擷取影像灰值,此方法需建立物空間與像空間之數學相關,即影像方位參數。
衛載SAR影像方位參數之求解,是以檔頭資料所提供之衛星位置為初始值帶入混合平差模式進行求解,並加入數值地形模型進行建立物空間與像空間之關係,以求取一區域之地元影像,稱為地塊影像,本研究並以此地塊影像進行匹配。
在匹配模式中,以最小二乘匹配模式為基準,附加輻射參數進行地元區塊影像匹配。並使用統計上之判別檢定以尋找影像最佳匹配參數,進行參數優化之工作,以及粗差偵測中的迭代資料搜評技術,利用標準化殘差,逐次將含有雜訊過大之觀測量從觀測資料組中剔除,以達到偵測匹配影像對中含有顯著大錯之像元對並予以剔除進而提高匹配精度。並嘗試使用最佳不變二次無偏差估計式進行方差分量估計,對匹配影像之觀測量之權值進行較合理的給予與研究。
Parameter Optimization in Satellite SAR Groundel Area Image Matching
Abstract
Object surface element is the basic element of object space mathing or call groundel. The size is pixels rate project to object space. Groundel images are derived from object space position get image coordinates and gray level. The methodology has to build the mathematical correlation between object space and image space.
The orientation parameter are obtained from the satellite header files information as initial and fixed by the mixed adjustment model. Then adding digital terrain model to build relation of object space and image space correlate. The research get groundel area image to match.
Based on least squares matching and added radiant parameters to groundel area image matching. To make the parameters optimal, we use the discrimination test in statistics, and to improve the precision of matching, we use the iterated data snooping which using the normalized residual to detect and deleted the blunder of observation at each iterated. Finally, we use best invariant quadratic unbiased estimation(BIQUE)to estimate the variance components and try to get reasonable weight.
目錄
摘要I
AbstractII
圖目錄III
表目錄V
第一章 緒論1
1-1 文獻回顧1
1-2 研究動機3
1-3 論文架構4
第二章 SAR影像方位參數模式與求解6
2-1 雷達測量條件式6
2-2 方位參數之參數模式7
2-2-1 外方位動態參數模式7
2-2-2 像元間距8
2-2-3 偏斜角8
2-3 外方位參數求解方法9
2-3-1 工作坐標系之定義9
2-3-2 混合平差模式11
2-3-3 參數初始值之給定12
第三章 地塊影像匹配參數模式與求解14
3-1 地形物元14
3-2 地塊影像匹配求解模式16
3-2-1 最小二乘匹配模式16
3-2-2 地塊影像匹配參數18
3-2-3 標準化互相關係數法20
3-3 方差分量估計21
3-3-1 方差分量估計的方法21
3-3-2 方差分量分組依據23
3-3-3 方差分量估計初始值的給予24
3-3-4 方差分量估計求解步驟24
第四章 統計檢定及地塊影像匹配之求解步驟26
4-1 統計檢定26
4-1-1 卡方統計檢定27
4-1-2 費雪統計檢定28
4-2 判別檢定28
4-2-1 全域模式檢定28
4-2-2 相容檢定29
4-2-3 判別檢定30
4-3 粗差偵測31
4-4 地塊影像匹配之求解步驟33
4-4-1 方位參數求解步驟33
4-4-2 地塊影像匹配之求解步驟35
第五章 地塊影像匹配實驗結果與討論37
5-1 實驗區資料37
5-2 方位參數實驗成果與分析43
5-2-1 方位參數求解43
5-2-2 地形物元49
5-3 地塊影像匹配實驗成果與分析51
5-3-1 資料說明51
5-3-2 匹配視窗尺寸討論56
5-3-3 粗差偵測技術之應用58
5-3-4 方差分量估計分析59
5-3-4 其他像對之分析61
第六章 結論與建議67
6-1 結論67
6-2 建議68
參考文獻69
附錄A 各坐標系統之轉換關係72
附錄B 影像檔頭資料之描述77
附錄C 求解影像方位參數之像坐標殘差79
附錄D 匹配像對及其屬性83
參考文獻王嵐威,「以多項式取代共線式在SPOT立體像對匹配及前方交會上之應用」,碩士論文,國立成功大學測量工程研究所,台南(1995)。李良輝,「計算機視覺方法於SPOT 衛星影像之幾何特性分析」,博士論文,國立中央大學大氣物理研究所,中壢(1991)。李政道,「特徵匹配於影像起始套合應用之研究」,碩士論文,國立中央大學土木工程研究所,中壢(1999)。吳究、蔡乾財、王志添、林德誠,「空載SAR斜距影像方位參數與幾何糾正之估算法」,航測遙測學刊,第二卷,第四期,第77-92頁(1997)。曾清涼,「公分級精度GPS測量(II)」,國科會研究報告,NSC78-0410-E006-30,國立成功大學測量工程系,第151頁,台南(1990)。張立雨,「SPOT衛星載體參數應用於物空間三維定位與影像正射化之研究」,碩士論文,國立中央大學太空科學研究所,中壢(1995)。張哲豪,「數位影像相關及定位於物空間整合之研究」,碩士論文,國立成功大學航空測量研究所,台南(1990)。劉家鈞,「方位參數最佳化於空載SAR影像之研究」,碩士論文,國立中央大學土木工程研究所,中壢(1999)。蘇文榮,“應用地形物元於衛載SAR影像匹配之研究”,碩士論文,國立中央大學土木工程研究所,中壢,(2001)。Chen, P. H., and I. J. Dowman, “Space Intersection from ERS-1 Synthetic Aperture Radar Images”, Photogrammetric Record , Vol. 15, No. 88, pp. 561-573 (1996).Chen, P. H., and I. J. Dowman, “A Weighted Least Squares Solution for Space Intersection of Spaceborne Stereo SAR Data”, IEEE Transaction on Geoscience and Remote Sensing , Vol. 39, No. 2, pp. 233-240 (2001).Kim T., D. Shin, and Y. R. Lee, “Development of a Robust Algorithm for Transformation of a 3D Object Point onto a 2D Image Point for Linear Pushbroom Imagery”, Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, Vol. 67, No.4, pp. 449-452 (2001).Koch, K. R., Parameter Estimation and Hypothesis Testing in Linear Models, Springer-Verlag, New York (1999).Leberl, F. W., Radargrammetric Image Processing, Artech House, Norwood (1990).Leick, A., GPS Satellite Surveying , John Wiley and Sons, New York (1995).Mikhail, E. M., Observations and Least Squares, University Press of America, Lanham (1976).Mustaffar, M., and H. L. Mitchell, , “Improving Area-Based Matching by Using Surface Gradients in the Pixel Co-ordinate Transformation”, ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, Vol. 56, No. 5, pp. 42-52 (2001).Raney, R. K., Radar fundamentals: technical perspective. In: Hendersons, F. M., Lewis, A. J. (Eds.), Manual of Remote Sensing, Principles and Applications of Imaging Radar. John Wiley & Sons, Inc., New York, Vol. II, pp. 9-130(1998).Schwarz, C. R., and J. J. Kok, “Blunder Detection and Data Snooping in LS and Robust Adjustments”, Journal of Surveying Engineering , Vol. 119, No. 4, pp. 127-136(1993).Wang, J., M. P. Stewart, and M. Tsakiri, “A Discrimination Test Procedure for Ambiguity Resolution On-The-Fly”, Journal of Surveying Engineering, Vol. 72, No. 11, pp. 644-653 (1998).Wu, J., and D. C. Lin, “Radargrammetric Parameter Evaluation of an Airborne SAR Image”, Photogrammetric Engineering and Remote Sensing , Vol. 66, No.1, pp. 41-47 (2000).
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