[發明專利]一種多片線陣CCD相機的相對輻射定標方法

有效

• 申請號: 201410559414.8
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN104298887A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 李海超;滿益云
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G01C25/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

1.一種多片線陣CCD相機的相對輻射定標方法，其特征在于步驟如下：

1)建立遙感衛星多片線陣CCD相機的焦平面坐標系P₀-P₁P₂P₃及其對應的地理坐標系G₀-G₁G₂G₃；其中多片線陣CCD的相鄰兩片之間以預設的傾斜角度布置在焦平面上；其中，P₀為焦平面坐標系的原點，位于多片線陣CCD的中點；P₁、P₂、P₃三個坐標軸分別平行于衛星本體坐標系S₀-S₁S₂S₃的滾動軸、俯仰軸和偏航軸；G₀為地理坐標系的坐標原點，且G₀是P₀點對應的地面點；G₁軸過G₀且平行于衛星飛行方向；G₃軸指向天頂并過地球中心；G₂軸垂直于G₁G₃構成的平面且符合右手法則；

建立多片線陣CCD擬合后的成像曲線方程p₁＝a_n|p₂|ⁿ+a_n-1|p₂|^n-1+…+a₁|p₂|+a₀，其中，(p₁,p₂)表示多片線陣CCD在焦平面坐標系中的坐標，a_n,a_n-1,…,a₁,a₀為方程系數，n為方程次數，|·|表示取絕對值；

2)建立從地理坐標系G₀-G₁G₂G₃到焦平面坐標系P₀-P₁P₂P₃的轉換關系；

21)衛星繞本體坐標系的滾動軸旋轉滾動角之后，P₀點對應的地面點從星下點K₀指向點K₁，則從星下點K₀指向點K₁對應的地心角表示為∠K₀OK₁，其中，O為地心；衛星再繞本體坐標系的俯仰軸旋轉俯仰角θ之后，P₀點對應的地面點從點K₁指向點G₀，則從點K₁指向點G₀對應的地心角表示為∠K₁OG₀；衛星最后繞本體坐標系的偏航軸旋轉偏航角ψ之后，P₀點對應的地面點仍為G₀；根據地球半徑R、衛星軌道高度H以及衛星的俯仰角θ、滾動角，計算獲得∠K₀OK₁與∠K₁OG₀；

22)從地理坐標系G₀-G₁G₂G₃到焦平面坐標系P₀-P₁P₂P₃的轉換關系表示為：

P1P2P31=M6M5M4M3M2M1G1G201;---(1)]]>

其中，M₁為從地理坐標系G₀-G₁G₂G₃到地固坐標系O-E₁E₂E₃的轉換矩陣，具體表示為：

M1=cosi0-sini000sini0cosi00000100001cosγ00sinγ000100-sinγ00cosγ00000110000cos∠K0OK1sin∠K0OK100-sin∠K0OK1cos∠K0OK100001cos∠K1OG00-sin∠K1OG000100sin∠K1OG00cos∠K1OG00000110000100001(R+h)0001;]]>

其中h為地面點G₀的地形高度，γ₀為升交點與衛星之間的地心角，i₀為衛星軌道傾角；

M₂為從地固坐標系O-E₁E₂E₃到慣性坐標系O-I₁I₂I₃的轉換矩陣，具體表示為：

M2=cosωt0sinωt00100-sinωt0cosωt00001;]]>

其中ω為地球自轉角速度；

M₃為從慣性坐標系O-I₁I₂I₃到軌道坐標系B₀-B₁B₂B₃的轉換矩陣，具體表示為：

M3=10000100001-(R+H)0001cosγ0-sinγ00100sinγ0cosγ00001cosi0sini000-sini0cosi00000100001;]]>

其中γ＝γ₀+Ωt，Ω為衛星軌道運行相對地心的角速度；

M₄為從軌道坐標系B₀-B₁B₂B₃到本體坐標系S₀-S₁S₂S₃的轉換矩陣，具體表示為：

其中ψ₀、θ₀、分別表示衛星的初始偏航角、俯仰角與滾動角，分別表示衛星的偏航角速度、俯仰角速度、滾動角速度；

M₅為從本體坐標系S₀-S₁S₂S₃到相機坐標系C₀-C₁C₂C₃的轉換矩陣，具體表示為：

M5=fH-h0000fH-h0000fH-h00001;]]>

其中f為相機的焦距；

M₆為從相機坐標系C₀-C₁C₂C₃到焦平面坐標系P₀-P₁P₂P₃的轉換矩陣，具體表示為：

M6=10000100001f0001;]]>

3)根據步驟2)中建立的轉換關系，計算獲得焦平面坐標系P₀-P₁P₂P₃的原點P₀對應的初始偏流角β₀；將衛星偏航角旋轉90°-β₀后，進入相對輻射定標模式；

4)根據步驟1)建立的多片線陣CCD擬合后的成像曲線方程，在相對輻射定標模式的成像過程中，根據步驟2)中建立的轉換關系計算獲得衛星偏航角速度；多片線陣CCD的所有像元在該偏航角速度下對地面同一區域成像，獲取圖像數據；

5)根據步驟4)獲取的圖像數據，利用直方圖匹配方法獲得多片線陣CCD所有像元的直方圖查找表。