[發(fā)明專利]一種光學(xué)遙感相機(jī)在軌幾何定標(biāo)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310654098.8
• 申請(qǐng)日: 2013-12-05
• 公開（公告）號(hào): CN103674063A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘭穹穹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心
• 主分類號(hào): G01C25/00
• 分類號(hào): G01C25/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于國產(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)CCD遙感相機(jī)。

背景技術(shù)

隨著我國航天技術(shù)的發(fā)展,國產(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。

從目前的發(fā)表文章和公開資料來看，國內(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，無法對(duì)成像過程中各物理參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，定標(biāo)精度均不能達(dá)到預(yù)定要求,與國際水平有一個(gè)量級(jí)的差距。

在國外，則已發(fā)射多顆高分辨率光學(xué)遙感衛(wèi)星，如IKONOS、Quickbird、WordView-1/2、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，但是公開資料中只有簡(jiǎn)要描述，沒有公開技術(shù)細(xì)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：通過對(duì)國產(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。

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：

（1）衛(wèi)星在選擇的區(qū)域成像后得到1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)過了輻射校正的1級(jí)圖像上和參考圖上選取同名點(diǎn)，1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)X_GPS(t),Y_GPS(t),Z_GPS(t)和姿態(tài)的測(cè)量角度φ(t),κ(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)(X_obj,Y_obj,Z_obj)；

（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1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1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)。

所述的圖像定標(biāo)模型為