[發(fā)明專利]一種基于多光譜影像的衛(wèi)星平臺震顫檢測方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410234816.0
• 申請日: 2014-05-29
• 公開（公告）號: CN103983343A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王密;朱映;潘俊;李德仁
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴(yán)彥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于衛(wèi)星遙感地面預(yù)處理領(lǐng)域，特別是涉及到一種利用多光譜影像檢測衛(wèi)星平臺震顫的技術(shù)方案。

背景技術(shù)

衛(wèi)星平臺震顫，是指衛(wèi)星在軌運行期間，星上運動部件周期性運動或因變軌冷熱交變等因素引發(fā)的擾動，使星體產(chǎn)生一種幅值較小、頻率較高的顫振響應(yīng)。平臺震顫具有微小性、固有性、難控性和敏感性等特點。隨著遙感衛(wèi)星空間分辨率的提高，衛(wèi)星平臺震顫對成像質(zhì)量的影響越來越受到衛(wèi)星總體設(shè)計、相機設(shè)計以及地面處理與應(yīng)用部門的重視。日本NASDA利用試驗衛(wèi)星ETS-VI進行了衛(wèi)星振動測量試驗，衛(wèi)星平臺角振動在0.39Hz到250Hz范圍內(nèi)的徑向均方根為16.3μrad(約3.36角秒)，其中83.6％的振動能量集中在0.39～10Hz之間，99％以上的能量在102Hz以下。哈爾濱工業(yè)大學(xué)通過理論分析和仿真實驗研究了平臺運動對星載TDI?CCD成像質(zhì)量的影響，研究結(jié)果表明平臺振動會引起不同程度的圖像模糊和幾何變形，將直接影響衛(wèi)星影像產(chǎn)品的質(zhì)量。

對于遙感衛(wèi)星平臺震顫，一方面需要通過動力學(xué)方法采取隔振和抑振措施，避免和減小其對成像的影像，另外一方面需通過直接或者間接的方式進行平臺震顫測量，對其引起的像質(zhì)下降和幾何變形進行補償。然而平臺震顫不可避免，難以控制，很難做到百分之百的抑振和隔振，因此對平臺震顫的精確測量才能保證高分辨率遙感影像的高質(zhì)量、高精度處理。衛(wèi)星平臺震顫直接測量是利用測量頻率和測量精度均較高的角度傳感器進行測量，獲取平臺角位移、角速度和角加速度等信息。常用的角度傳感器有MHD角速度傳感器和FDI角位移傳感器，測量精度優(yōu)于0.2角秒，測量頻率高達上千赫茲，在國外在軌衛(wèi)星中已有應(yīng)用，但目前國內(nèi)暫無在軌衛(wèi)星搭載這類姿態(tài)測量載荷，因此還無法獲取在軌衛(wèi)星平臺的震顫情況。平臺震顫間接測量是利用非姿態(tài)測量裝置對平臺震顫進行檢測與估計。基于遙感影像的衛(wèi)星平臺震顫檢測是進行平臺震顫分析的思路之一。法國國家空間研究中心(CNES)提出基于立體像對的衛(wèi)星平臺微振動探測方法，分別對翻滾、俯仰和偏航三個方向的平臺震顫進行識別和移除，但僅做了仿真實驗，并未對真實數(shù)據(jù)進行處理。日本東京大學(xué)也發(fā)表了利用多光譜影像進行衛(wèi)星震顫檢測和補償?shù)难芯空撐模闹刑岢龅姆椒ê蛯嶒瀮H對垂直于推掃方向(即飛行方向)的配準(zhǔn)誤差進行了檢測，且缺乏必要頻譜分析。不論在平臺震顫直接測量還是間接檢測方面，國內(nèi)還暫無通過遙感影像對衛(wèi)星平臺震顫進行檢測分析方面的公開發(fā)表論文與專利。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對衛(wèi)星平臺震顫難以測量的問題，提供了一種基于多光譜影像的衛(wèi)星平臺震顫檢測技術(shù)方案。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案提供一種基于多光譜影像的衛(wèi)星平臺震顫檢測方法，包括以下步驟：

步驟1，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，包括對原始的多光譜影像進行預(yù)處理，得到未配準(zhǔn)多光譜影像；

步驟2，波段選擇，包括選取用于檢測的兩個波段；

步驟3，密集匹配，包括選取樣本點，然后利用影像相關(guān)匹配得到像素級匹配結(jié)果，最后利用最小二乘匹配得到子像素精度的同名像點坐標(biāo)，得到匹配同名點；

步驟4，震顫分析，包括首先對匹配同名點逐點計算配準(zhǔn)誤差，然后進行逐行分析得到配準(zhǔn)誤差隨成像行的變化，最后通過傅里葉變換對平臺震顫時序數(shù)據(jù)進行頻譜分析，獲取震顫引起的頻譜特征。

而且，步驟2中選取的兩個波段為相鄰的可見光波段。

而且，步驟3中選取樣本點的方式為逐點或者以一定間隔選取。

而且，步驟3中利用影像相關(guān)匹配得到像素級匹配結(jié)果，包括利用初始CCD設(shè)計值，計算同名像點的初始位置；在同名像點初始位置的八鄰域范圍內(nèi)搜索同名像點的位置，以相關(guān)系數(shù)作為影像匹配的匹配測度，在搜索匹配目標(biāo)中選取相關(guān)系數(shù)最大的點作為同名點。

而且，步驟4中對匹配同名點計算配準(zhǔn)誤差，實現(xiàn)方式如下，

設(shè)步驟2選擇的兩個波段為M、N，設(shè)第u掃描行中匹配出V個點，第u掃描行中第k個同名像點的配準(zhǔn)誤差計算如下，