[發明專利]一種實現給定外方位元素下遙感圖像模擬的方法

無效

• 申請號: 200910089335.4
• 申請日: 2009-07-16
• 公開（公告）號: CN101604017A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 趙慧潔;王亞超;賈國瑞;李娜
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01S7/48
• 分類號: G01S7/48
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術領域

本發明涉及一種實現給定外方位元素下遙感圖像模擬的方法，在遙感圖 像幾何校正和遙感成像仿真方面具有重要價值，屬于遙感成像模擬技術領 域。

背景技術

遙感成像模擬理論和實現方法的研究在遙感任務預測、成像系統設計、 圖像質量評價和圖像處理算法驗證等領域具有重要的應用價值。早期的遙感 成像模擬主要基于物理仿真，隨著計算機技術的發展，遙感成像模擬技術也 有了新的進展，出現了眾多計算機模擬仿真技術。

傳感器位置和姿態隨時間變化，這種變化改變了太陽-地面-傳感器三者 之間的幾何關系，不僅造成地面物體在圖像上成像位置的移動，造成圖像的 幾何變形；而且影響傳感器接收到的輻亮度。現存遙感模擬技術較少考慮傳 感器位置和姿態(即外方位元素)對遙感成像過程的影響。

少數現存技術利用傳感器外方位元素和視場角或者其它參數建立模擬 圖像像元坐標和地面空間坐標之間的幾何關系，由模擬圖像像元坐標計算出 對應的地面點，并將使用該地面點反射率等數值進行遙感圖像模擬的結果作 為待模擬圖像像元的模擬結果。實際上，模擬圖像的一個像元對應原始輸入 圖像上一塊區域，因此應根據地面成像區域內多個地面點的模擬結果進行加 權平均生成待模擬圖像像元的模擬結果，即進行空間分辨率轉換。在進行分 辨率轉換過程中，經常使用等比例平均或者距離加權平均和面積加權平均的 方法。實際情況是，模擬圖像像元按照傳感器像元瞬時視場角與地面原始輸 入圖像中多個像元對應，原始輸入圖像像元在傳感器像元瞬時視場中的立體 角越大，該像元對模擬圖像像元的貢獻就越大。因此，使用等比例平均或者 距離加權平均和面積加權平均將給模擬結果帶來誤差。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種實現給定外方位元素下遙感圖像模擬的方 法，以克服現有技術的不足，建立模擬圖像像元坐標和對應空間坐標之間的 幾何關系，按照輸入圖像像元在傳感器像元瞬時視場中的立體角進行空間分 辨率轉換，實現給定外方位元素下遙感圖像模擬。

本發明的技術解決方案為：首先利用傳感器外方位元素和視場角建立模 擬圖像像元坐標和地面空間坐標之間的幾何關系，然后與數字高程模型結合 求解出模擬圖像像元對應地面成像區域的中心點坐標和四個頂點坐標，最后 按照原始地表圖像像元在模擬圖像像元瞬時視場中的立體角，進行空間分辨 率轉換，生成給定外方位元素下遙感模擬圖像。具體步驟如下：

(1)輸入原始數據，包括數字高程模型、原始地表圖像和傳感器外方 位元素以及視場角；

(2)計算步驟(1)中設定的傳感器視場角下，模擬圖像像元在像空間 坐標系中坐標；

(3)計算步驟(1)中設定的傳感器外方位元素下，像空間坐標系到物 空間坐標系的旋轉矩陣，并將步驟(2)中模擬圖像像元坐標從像空間坐標 系轉換到物空間坐標系；

(4)由步驟(1)輸入的數字高程模型和步驟(3)中模擬圖像像元在 物空間坐標系中坐標方程，求解坐標方程中待定的比例系數；

(5)將步驟(4)中得到的比例系數帶入步驟(3)中模擬圖像像元在 物空間坐標系中坐標方程，得到模擬圖像像元對應地面成像區域的中心點坐 標；

(6)修正步驟(2)中模擬圖像像元在像空間坐標系中坐標，按照步驟 (3)、步驟(4)和步驟(5)，得到模擬圖像像元對應地面成像區域的四 個頂點坐標；

(7)求取地面成像區域中包含的步驟(1)中輸入的原始地表圖像像元， 并計算原始地表圖像像元在模擬圖像像元瞬時視場中的立體角；

(8)按照原始地表圖像像元在模擬圖像像元瞬時視場中的立體角，進 行空間分辨率轉換，生成給定傳感器外方位元素下遙感模擬圖像。

其中，步驟(2)中所述的模擬圖像像元在像空間坐標系中坐標為：