珠海一号高光谱卫星的高精度配准、纹理增强工具

oubite

1 研究内容

系统主要目标是针对珠海一号高光谱卫星波段间有像元级别的几何偏差、信噪比偏低、分辨率有限（10米）的现实情况，通过软件算法将几何偏差降低到0.1像元，信噪比显著提高，分辨率可信地提高一倍到5米。

系统建立在GDAL工具和MATLAB的基础上。我们提供一个GDAL的改进版本（PixelKnife)，并且提供MATLAB的一组编译后的工具。

1.1 高精度配准

波段之间偏差的原因主要在于成像时间不同时，而原系统预处理程序未能完全修复。偏差整体上和波段之间的编号差成正比，相邻波段偏差较小，编号距离越远偏差越大。

32个波段中图像内容变化很大的是15~19的五个红边波段，但是它们连续而且集中。这几个波段就不做纠正，维持原状。

1~14波段以15波段为基准配准，20~32波段以19波段为基准配准。

各个波段的配准可以独立完成，可以通过多进程并行处理提高整体的处理速度。

1.2 纹理增强

在各个波段配准后，可以利用各个波段之间的相关性来压制噪声。压制的程度可以调整，缺省是4。设置过大可能会将较小的地物的特性当作噪声清理掉，和周边区分度降低。

将原始分辨率10米提升一倍到5米，文件大小会扩大4倍，RPC文件也会被适当修改，保证几何位置没有变化。纹理增强的系数控制地物边缘锐化的程度，缺省值为4。

2 硬件需求

Windows64位操作系统

至少需要24G内存，32GB比较理想

3 安装

从百度盘共享目录下载

链接：https://pan.baidu.com/s/1ECZhpPeKXDSyoSV_LLOFQg
提取码：lq5m

首先，需要安装matlab2016a的一个runtime库（只需要安装一次）。

第二，点击pkshell.bat进入命令行环境

先试试gdalinfo命令，看看是否能正常显示。如果提示缺少DLL文件需要安装vs2013的运行库安装包。

第三，解压一组样例数据到一个目录(比如d:\obt_sample)

cd obt_matlab
obt_dir d:\obt_sample

4 命令介绍

obt_dir 是最简单的常用批处理，可以对某个指定目录下的各景依次处理几何配准和纹理增强。用户应该主要用这个
obt_dir root [blocks] [enhance] [noise] [format]
blocks 缺省为4(分成4x4块），还可以设置为1和2。设置越大需要内存越小，但是计算的时间会增加。
enhance 缺省为4
noise 缺省为4
format 缺省为1(和欧比特原分发格式一致），还可以选2（32波段合一的tiff），3（只输出rgb用来比较）

obt_reg_dir 处理一个目录下多景的几何配准
obt_reg_dir root

obt_reg_sence 处理一景的几何配准，root是该景的位置
obt_reg_sence root

obt_enhance_dir 处理一个目录下多景的纹理增强
obt_enhance_scene root [blocks] [enhance] [noise] [format]
blocks 缺省为4(分成4x4块），还可以设置为1和2。设置越大需要内存越小，但是计算的时间会增加。
enhance 缺省为4
noise 缺省为4
format 缺省为1(和欧比特原分发格式一致），还可以选2（32波段合一的tiff），3（只输出rgb用来比较）

obt_enhance_scene 处理一景的纹理增强，root是该景的位置
obt_enhance_scene root [blocks] [enhance] [noise] [format]
blocks 缺省为4(分成4x4块），还可以设置为1和2。设置越大需要内存越小，但是计算的时间会增加。
enhance 缺省为4
noise 缺省为4
format 缺省为1(和欧比特原分发格式一致），还可以选2（32波段合一的tiff），3（只输出rgb用来比较）

5 性能

目前测试一景处理的时间（在一台服务器的虚机上）

配准工作每次90秒，一共处理27次（32-5）
增强工作400秒
总工作时间 (90*27+400)/60 = 47分钟

6 结果

out目录中是主要的结果
reg.tif是配准后10米的结果，reg.hdr是配套的envi中用的头文件
enh.tif是增强后5米的结果，enh.hdr是配套的envi中用的头文件

reg是配准的中间结果目录，可以用来分析各个波段的偏差情况
b*.tif 配准后各个波段
m*.jpg 位移幅度图，最亮的灰度255表示最多2个像素的偏移（可能比这个更大但是位移图中截至到2）。

用户可以检查m01.jpg看一下最大的偏差情况。下面是两个不同的数据集的情况：

联系方式

陈甫 副研究员
中国科学院空天信息创新研究院
chenfu@aircas.ac.cn
13811147935