[發明專利]一種基于遙感圖像獲取遙感器在軌焦距的方法

有效

• 申請號: 201410520730.4
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN105527072B
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 孫權森;陳強;夏貴羽;黃哲;張睿智;高凱;王坤臣
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國;王培松

1.一種基于遙感圖像獲取遙感器在軌焦距的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、通過計算機模擬遙感器在軌成像，仿真得到多組在不同焦距等級下的焦距仿真圖像；

步驟2、計算每一幅焦距仿真圖像的相對邊緣響應值；

步驟3、對步驟2計算得到的相對邊緣響應值進行統計分析，移除干擾建模的數據，然后以統計分析后的圖像相對邊緣響應值為變量，以遙感器焦距為因變量，進行回歸建模，得到圖像相對邊緣響應值與遙感器焦距之間的數學模型；以及

步驟4：對于獲取的待處理遙感圖像，首先計算其相對邊緣響應參數，并以計算所得的相對邊緣響應值作為輸入，輸入所述步驟3建立的數學模型，從而獲得遙感器的焦距；

所述步驟1的實現包括以下步驟：

以某一衛星在不同緯度上的P幅圖像作為靶標圖像，然后根據調制傳遞函數模型和光線跟蹤模型，通過計算機模擬該衛星的可見光遙感器在軌運行的成像過程，仿真得到不同焦距等級Q下的P*Q幅焦距仿真圖像；

所述步驟2中，相對邊緣響應值的計算包括以下步驟：

1)使用Sobel算子對焦距仿真圖像進行邊緣檢測，再進行閾值處理，得到邊緣圖像，其中閾值選擇為焦距仿真圖像中最高像素值的33％；

2)在邊緣圖像中選定一邊緣連續的塊作為構造邊緣響應曲線的目標區域，并采用方框框出；

3)對選定的目標區域的所有邊緣點使用最小二乘法進行直線擬合，將擬合得到的直線作為該幅圖像的目標邊緣線；然后計算目標區域中所有像素點到該目標邊緣線的x方向和y方向上的距離，目標邊緣線的方程為：

y＝ax+b (1)

其中

對于任一像素點(x₀,y₀)，其到目標邊緣線的x方向的距離為：

到目標邊緣線的y方向的距離為：

distance_y＝y₀-(ax₀+b) (5)

然后，以像素點到目標邊緣線x方向或者y方向的距離作為橫坐標，像素值作為縱坐標，構造邊緣響應的散點圖；

4)構造邊緣響應曲線的函數模型，將邊緣響應曲線等效為一S型曲線，用該S型曲線進行擬合，其中，采用函數原型為的曲線進行擬合，對其具體形態添加四個控制參數a₁,a₂,a₃,a₄,從而形成下述S型曲線函數模型：

再使用Matlab的曲線擬合功能對上述函數(6)進行擬合，在得到參數a₁,a₂,a₃,a₄之后,最后完成邊緣響應曲線的構造；

5)根據上述步驟4)所構造的邊緣響應曲線函數模型，基于下述算式(7)計算相對邊緣響應值RER：

其中：

d為0.5或-0.5；ER_x(0.5)、ER_x(-0.5)為x方向的相對邊緣響應值，ER_y(0.5)、ER_y(-0.5)為y方向的相對邊緣響應值。

2.根據權利要求1所述的基于遙感圖像獲取遙感器在軌焦距的方法，其特征在于，所述步驟3的實現包括以下步驟：

1)對步驟2所得的相對邊緣響應值采用如下算式進行歸一化處理：

其中，x_ij表示第i幅靶標圖像的第j幅仿真圖像的相對邊緣響應值，i＝1,2,...,P,j＝1,2,...,Q；

2)利用SPSS軟件對相對邊緣響應值與焦距之間的相關性進行分析，并根據結果移除干擾建模的數據；

3)對剔除后的數據進行建模，采用相對邊緣響應值在焦距的每個退化等級即焦距等級上的平均值作為最終參與曲線擬合的數據，以平均后的相對邊緣響應值作為變量，以焦距作為因變量進行曲線擬合，利用SPSS軟件本身的曲線估計得到多種可能的函數模型及其擬合程度評估值數據，選擇其中擬合程度評估值最大的函數模型作為最終建立的相對邊緣響應值與焦距的數學模型。

3.根據權利要求1所述的基于遙感圖像獲取遙感器在軌焦距的方法，其特征在于，所述步驟4的實現包括以下步驟：

根據前述步驟3得到的數學模型，當得到一組遙感圖像時，通過計算遙感圖像的相對邊緣響應值，并以此為輸入，輸入前述數學模型，根據模型輸出，獲得遙感器的焦距。