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一種光學(xué)遙感相機(jī)在軌幾何定標(biāo)方法
【專利摘要】一種光學(xué)遙感相機(jī)在軌幾何定標(biāo)方法，針對(duì)國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星平臺(tái)和載荷設(shè)計(jì)特點(diǎn)，構(gòu)建嚴(yán)格成像模型，采用內(nèi)外方位元素聯(lián)合建模的方法對(duì)影像進(jìn)行幾何定標(biāo)處理。本方法基于嚴(yán)格成像模型進(jìn)行幾何定標(biāo)處理，模型參數(shù)具有明確的物理含義；2）內(nèi)外方位元素聯(lián)合建模，同時(shí)實(shí)現(xiàn)內(nèi)外方位元素的解耦；3）模型可以用于多線陣相機(jī)和多相機(jī)聯(lián)合定標(biāo)，具有很強(qiáng)的普適性。4）充分考慮成像過(guò)程中導(dǎo)致影像畸變的各種因素，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度。
【專利說(shuō)明】一種光學(xué)遙感相機(jī)在軌幾何定標(biāo)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于國(guó)產(chǎn)遙感衛(wèi)星在軌幾何定標(biāo)領(lǐng)域，適用于線陣推掃式光學(xué)CXD遙感相機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)航天技術(shù)的發(fā)展，國(guó)產(chǎn)遙感衛(wèi)星空間分辨率逐步提高，遙感影像的實(shí)際定位精度成為一項(xiàng)重要的考察指標(biāo)。線陣推掃式光學(xué)遙感相機(jī)是一種主要的光學(xué)遙感衛(wèi)星載荷，對(duì)其內(nèi)外方位元素進(jìn)行在軌定標(biāo)，能夠減小影像畸變，提高影像對(duì)地定位精度。
[0003]從目前的發(fā)表文章和公開(kāi)資料來(lái)看，國(guó)內(nèi)遙感相機(jī)檢較領(lǐng)域，在光學(xué)遙感相機(jī)的幾何檢校方面，主要研究工作集中在地面和航空攝影測(cè)量相機(jī)技術(shù)參數(shù)的標(biāo)定，且大多是針對(duì)傳統(tǒng)框幅式相機(jī)展開(kāi)深入研究；而少量的對(duì)于航天線陣相機(jī)在軌幾何定標(biāo)的研究，則是利用一種數(shù)學(xué)模型去擬合內(nèi)外方位元素的變化產(chǎn)生的影像畸變，無(wú)法對(duì)成像過(guò)程中各物理參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，定標(biāo)精度均不能達(dá)到預(yù)定要求，與國(guó)際水平有一個(gè)量級(jí)的差距。
[0004]在國(guó)外，則已發(fā)射多顆高分辨率光學(xué)遙感衛(wèi)星，如IK0N0S、Quickbird,WordView-l/2、Geo_eye以及Pleiades等,并形成了相應(yīng)的在軌幾何定標(biāo)技術(shù)方案,但是公開(kāi)資料中只有簡(jiǎn)要描述，沒(méi)有公開(kāi)技術(shù)細(xì)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的技 術(shù)解決問(wèn)題是:通過(guò)對(duì)國(guó)產(chǎn)光學(xué)衛(wèi)星遙感相機(jī)進(jìn)行在軌定標(biāo)，可以提高遙感衛(wèi)星影像的幾何精度，從而提高影像對(duì)地定位精度。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種光學(xué)遙感相機(jī)在軌幾何定標(biāo)方法，步驟如下:
[0007](I)衛(wèi)星在選擇的區(qū)域成像后得到I級(jí)圖像并進(jìn)行輻射校正，選擇同分辨率或更高分辨率的正射影像和DEM高程圖作為參考圖；在經(jīng)過(guò)了輻射校正的I級(jí)圖像上和參考圖上選取同名點(diǎn)，I級(jí)圖像上的同名點(diǎn)坐標(biāo)記為(m，n)，參考圖上的同名點(diǎn)的經(jīng)緯度和高度值記為(Lon，Lat，h)，所述的同名點(diǎn)分為兩部分，一部分為供計(jì)算用的控制點(diǎn)，一部分為驗(yàn)證用的檢查點(diǎn)；
[0008](2)根據(jù)控制點(diǎn)的坐標(biāo)m以及C⑶線陣的安裝位置，確定控制點(diǎn)在焦平面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)U，y);根據(jù)控制點(diǎn)的坐標(biāo)n，計(jì)算控制點(diǎn)所在行的成像時(shí)刻秒計(jì)數(shù)t，進(jìn)而確定衛(wèi)星位置的測(cè)量坐標(biāo)Xeps (t)，Yeps (t)，Zeps⑴和姿態(tài)的測(cè)量角度Φ (t), K (t);同時(shí)根據(jù)參考圖上的同名點(diǎn)的經(jīng)緯度和高度值(Lon，Lat，h)，計(jì)算同名點(diǎn)在地球固定坐標(biāo)系下的坐標(biāo)(Xobj? Yobji Z0bj);
[0009](3)利用步驟(2)的結(jié)果，結(jié)合星地接口文件，構(gòu)建嚴(yán)格成像模型；
[0010](4)將定標(biāo)參數(shù)代入嚴(yán)格成像模型，得到圖像定標(biāo)模型，初始化定標(biāo)參數(shù)；
[0011](5)利用譜修正法對(duì)圖像定標(biāo)模型進(jìn)行平差迭代，直至解穩(wěn)定為止；
[0012](6)利用步驟(5)解穩(wěn)定后得到的定標(biāo)參數(shù)確定I級(jí)圖像上檢查點(diǎn)在焦平面坐標(biāo)系下的實(shí)際坐標(biāo)(x’，y’)，并利用傳感器坐標(biāo)系到地球固定坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣，得到參考圖像上對(duì)應(yīng)檢查點(diǎn)在焦平面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；
[0013](7)將步驟(6)得到的I級(jí)圖像上檢查點(diǎn)在焦平面坐標(biāo)系下的實(shí)際坐標(biāo)與參考圖上對(duì)應(yīng)檢查點(diǎn)在焦平面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)求差，該差記為定位偏差；
[0014](8)調(diào)整定標(biāo)參數(shù)的初始值及迭代閾值，重復(fù)步驟(5)- (7)，使得定位偏差最小，完成幾何定標(biāo)。
[0015]所述的圖像定標(biāo)模型為
[0016]
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)遙感相機(jī)在軌幾何定標(biāo)方法，其特征在于步驟如下: (1)衛(wèi)星在選擇的區(qū)域成像后得到I級(jí)圖像并進(jìn)行輻射校正，選擇同分辨率或更高分辨率的正射影像和DEM高程圖作為參考圖；在經(jīng)過(guò)了輻射校正的I級(jí)圖像上和參考圖上選取同名點(diǎn)，I級(jí)圖像上的同名點(diǎn)坐標(biāo)記為(m，n)，參考圖上的同名點(diǎn)的經(jīng)緯度和高度值記為(Lon, Lat，h)，所述的同名點(diǎn)分為兩部分，一部分為供計(jì)算用的控制點(diǎn)，一部分為驗(yàn)證用的檢查點(diǎn)； (2)根據(jù)控制點(diǎn)的坐標(biāo)m以及CCD線陣的安裝位置，確定控制點(diǎn)在焦平面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)(X，y);根據(jù)控制點(diǎn)的坐標(biāo)n，計(jì)算控制點(diǎn)所在行的成像時(shí)刻秒計(jì)數(shù)t，進(jìn)而確定衛(wèi)星位置的測(cè)量坐標(biāo)XepsUhYeps (t)，Zeps (t)和姿態(tài)的測(cè)量角度wii), Φ (t), K (t);同時(shí)根據(jù)參考圖上的同名點(diǎn)的經(jīng)緯度和高度值(Lon，Lat，h)，計(jì)算同名點(diǎn)在地球固定坐標(biāo)系下的坐標(biāo)(Xobji Yobji Z0bj); (3)利用步驟(2)的結(jié)果，結(jié)合星地接口文件，構(gòu)建嚴(yán)格成像模型； (4)將定標(biāo)參數(shù)代入嚴(yán)格成像模型,得到圖像定標(biāo)模型,初始化定標(biāo)參數(shù)； (5)利用譜修正法對(duì)圖像定標(biāo)模型進(jìn)行平差迭代，直至解穩(wěn)定為止； (6)利用步驟(5)解穩(wěn)定后得到的定標(biāo)參數(shù)確定I級(jí)圖像上檢查點(diǎn)在焦平面坐標(biāo)系下的實(shí)際坐標(biāo)(x’，y’)，并利用傳感器坐標(biāo)系到地球固定坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣，得到參考圖像上對(duì)應(yīng)檢查點(diǎn)在焦平面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)； (7)將步驟(6)得到的I級(jí)圖像上檢查點(diǎn)在焦平面坐標(biāo)系下的實(shí)際坐標(biāo)與參考圖上對(duì)應(yīng)檢查點(diǎn)在焦平面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)求差，該差記為定位偏差； (8)調(diào)整定標(biāo)參數(shù)的初始值及迭代閾值，重復(fù)步驟(5)-(7)，使得定位偏差最小，完成幾何定標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)遙感相機(jī)在軌幾何定標(biāo)方法，其特征在于:所述的圖像定標(biāo)模型為.,
【文檔編號(hào)】G01C25/00GK103674063SQ201310654098
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】蘭穹穹 申請(qǐng)人:中國(guó)資源衛(wèi)星應(yīng)用中心