[發明專利]估計機載或空中的推掃式傳感器獲得的線圖像的偏移的方法

有效

• 申請號: 201080034139.8
• 申請日: 2010-07-28
• 公開（公告）號: CN102576459A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 雷諾·弗雷斯;文森特·克龍貝
• 申請（專利權）人: 阿斯特里姆有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G01C21/16
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李春暉;李德山

本發明涉及對在天體上空飛行的飛行器上裝載的推掃式傳感器所獲得的圖像進行處理的領域。更具體地，本發明涉及對表現天體表面上的場景的不同部分的線圖像的偏移進行估計的方法。

推掃式傳感器(英文名稱為“push?broom”)通常包括布置成線的多個敏感單元。傳感器的瞄準線被指向所觀測的天體(例如地球)的表面，并與敏感單元線一起形成被稱為“瞄準面”的平面。

通過在地球表面的場景上推掃傳感器瞄準面，可相繼獲得與該場景的不同部分對應的線圖像，這些線圖像包括由傳感器的不同敏感單元產生的多個像素。將這些線圖像進行并置(juxtaposer)，以形成表現該場景的整體或局部的被稱為“合成圖像”的圖像。

所謂“并置”，指的是如下操作：該操作旨在形成由基于相繼獲得的線圖像的二維像素矩陣構成的合成圖像，使得該合成圖像的像素矩陣的行對應于相繼的線圖像，并且該合成圖像的列定義為由索引與不同線圖像的索引相同的所有的這樣的像素構成。

傳感器瞄準面的推掃例如通過飛行器相對于地球的位移來執行，在這種情況下傳感器在參照飛行器的參照系內大致上是靜止的，并被布置為橫向于所述飛行器相對于地球的軌道(在涉及使設備的掃描帶最大化的情況下優選地垂直于所述軌道)。

圖1示意性地示出推掃式傳感器10飛過場景的立體圖。

將傳感器10與包括彼此正交的三個軸線X、Y和Z的參照系關聯，在該參照系中，X軸與傳感器10的一行敏感單元的軸線平行，Y軸與所述傳感器的移動方向平行，而Z軸朝向地球并與所述傳感器的瞄準線形成值已知(在沒有振動時可能為零)的角度。

通常而言，通過傳感器獲取線圖像對每個敏感單元而言是同時進行的，并且連續的兩次獲取之間的采樣周期大致上恒定。

因此，在觀測序列期間，相繼的線圖像表現所觀測的場景的不同的相繼部分，這些部分彼此大致上對齊，并且彼此以大致上恒定的空間間距分隔開(當飛行器的水平速度大致上恒定時)。

然而，這樣的傳感器(空中或機載)經受如下振動：這些振動引入瞄準線的不期望的移動，從而導致了在場景當中所觀測的部分的理論位置與實際位置之間的間隔。

在線圖像中，這些間隔以線圖像將在合成圖像(如上所述通過對該線圖像的簡單并置)中占據的位置與其在所述合成圖像中應該占據的位置之間的偏移的形式存在，以將傳感器10的瞄準線的不期望的移動所引入的瞄準誤差納入考慮。

圖2用實線示意性示出在合成圖像當中兩個連續的線圖像L_i和L_i+1的位置。通過對齊像素將這兩個線圖像并置。用虛線示出線L_i+1可能在合成圖像當中占據的位置，可注意到其示出相對于理論上瞄準的部分明顯偏移的一部分場景。

從線圖像L_i+1的偏移可理解，在合成圖像中將引入幾何形狀的變形。

通常地，在通過所分配的敏感單元(比如陀螺儀)進行的獲取期間估計低頻(介于從零赫茲到幾十赫茲的范圍內)振動所引起的瞄準線的移動，以便能夠確定并校正由低頻振動所引起的線圖像的偏移。

反之，不在通過所分配的敏感單元進行的獲取期間確定高頻(介于幾十赫茲到幾千赫茲之間)振動所引起的瞄準線的移動，這尤其因為這些移動并不對應于飛行器整體的移動，而是傳感器和/或其支承的局部振動。

已知根據表現所觀測場景的同一部分的兩個圖像來修正設備的瞄準線的專利申請FR2899344和專利申請US2008/031528。在這些圖像中的每個圖像中使與所觀測場景的同一點對應的同源特征區域形成對應關系。然后通過比較表現同一場景的所述圖像中的每個圖像中的這些特征區域的位置來修正瞄準線。為了確定與所觀測場景的同一點對應的同源特征區域，該方案基于以下事實：布置至少兩個表現場景的同一部分的圖像。該方案不能用于根據合成圖像的線圖像來修正瞄準線，所述線圖像表現所觀測場景的不同部分。

尚不存在允許對機載或空中的推掃式傳感器所獲取的合成圖像的線圖像校正偏移、并且在此情況下不用布置至少兩個表現所觀測場景的同一部分的圖像的方案。