[發明專利]一種光學遙感衛星嚴密成像幾何模型構建方法

有效

• 申請號: 201510201716.2
• 申請日: 2015-04-24
• 公開（公告）號: CN104764443B
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發明（設計）人: 唐新明;祝小勇;付興科;高小明;謝俊峰;周平
• 申請（專利權）人: 國家測繪地理信息局衛星測繪應用中心
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00
• 代理公司: 北京智信四方知識產權代理有限公司11519
• 代理人: 宋海龍,陳立平

技術領域

本發明屬于攝影成像測量技術領域，特別涉及一種光學遙感衛星嚴密成像幾何模型構建方法。

背景技術

在攝影成像測量技術中，嚴密成像幾何模型是與傳感器緊密相關的，對于不同類型的傳感器需要不同的成像模型。隨著各種新型航空和航天傳感器的出現，從應用的角度，為了處理這些新型傳感器的數據，用戶需要改變他們的軟件或者增加新的傳感器成像模型到他們的系統中，這給用戶帶來諸多不便。另外，嚴密成像模型并非總能得到，因為嚴密成像模型的建立需要了解傳感器物理特性以及航空和航天傳感器影像的成像機理。尤其是，難以構建光學遙感衛星嚴密成像幾何模型。

發明內容

本發明目的在于提出一種光學遙感衛星嚴密成像幾何模型構建方法，用于構建適用于光學遙感衛星影像處理的嚴密成像幾何模型，為光學遙感衛星影像的高精度幾何處理提供基礎模型，從而在實現光學遙感衛星影像的高精度平面、立體幾何處理時，建立了影像像點坐標與地面坐標的嚴密幾何關系。

根據本發明提出的光學遙感衛星嚴密成像幾何模型構建方法包括以下步驟：步驟1.1，建立光學遙感衛星影像各像點坐標在相機測量坐標系的三維坐標關系；步驟1.2，建立光學遙感衛星相機測量坐標系與光學遙感衛星整星基準的轉換關系；步驟1.3，建立針對光學遙感衛星相機系統、光學遙感衛星姿態測量系統的安裝所導致的光學遙感衛星影像各像點坐標在相機測量坐標系的三維坐標關系和光學遙感衛星姿態測量坐標系的轉換關系誤差的誤差補償模型；步驟1.4，根據光學遙感衛星姿態測量系統觀測值，確定光學遙感衛星整星基準在地理坐標系下的旋轉關系；步驟1.5，根據光學遙感衛星軌道測量系統觀測值，確定光學遙感衛星整星基準在地理坐標系下的位置關系；以及步驟1.6，根據步驟1.1、1.2、1.3、1.4、1.5的計算結果，構建形成光學遙感衛星影像坐標到地面三維坐標的精確轉換關系。

利用本發明提出的一種光學遙感衛星嚴密成像幾何模型構建方法，能夠構建光學遙感衛星的嚴密成像幾何模型，該成像幾何模型針對光學遙感衛星搭載的有效載荷的特點進行高精度幾何處理，所得到的像點三維幾何坐標能真實準確地描述像點坐標在相機系統下的三維幾何關系。

附圖說明

圖1是推掃式成像幾何原理的示意圖；

圖2是根據本發明的圖像坐標系(O－XY)的示意圖；

圖3是根據本發明的光學遙感衛星嚴密成像幾何模型構建原理的示意圖；

圖4是根據本發明的光學遙感衛星嚴密成像幾何模型構建方法的流程圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。

圖3是根據本發明的光學遙感衛星嚴密成像幾何模型構建原理的示意圖。如圖3所示，通過獲取光學遙感衛星相機內像點位置和相機安裝關系來計算內方位元素，并且通過獲取光學遙感衛星攝影位置和攝影角度來計算外方位元素，利用計算出的內方位元素和外方位元素來建立共線方程，由此得到光學遙感衛星嚴密成像幾何模型。

以下是本發明具體實施方式所涉及的一些概念。

在光學遙感衛星中，單線陣推掃式成像傳感器是逐行以時序方式獲取二維圖像的。一般是先在像面上形成一條線圖像，然后衛星沿著預定的軌道向前推進，逐條掃描后形成一幅二維影像，成像方式如圖1所示。影像上每一行像元在同一時刻成像且為中心投影，整個影像為多中心投影。另外，本發明中的光學遙感衛星的傳感器包括相機，相機具有CCD器件。

圖1是推掃式成像幾何原理的示意圖。圖1中的各符號：p_k為影像上任一像點，x_k為掃描線k上影像點的x坐標，c為傳感器主距，O_k為掃描線k的投影中心，o_k為掃描線k的主點，l_k為掃描線k從投影中心O_k發出的光線。

衛星基準

衛星基準即衛星本體坐標系，其定義如下：

原點0:位于星體分離面

軸OX：垂直于星體分離面，沿衛星的縱軸方向，指向同縱軸；

軸OZ；位于星體分離面，指向衛星正常飛行對地方向

軸OY：位于星體分離面，與OX軸、OZ軸構成右手系。

相機測量坐標系

原點0:以相機CCD線陣上視主點為坐標原點

軸OZ；過原點，沿視軸指向相機進光口方向為+Z向；

軸OY：過原點，沿線陣指向衛星+Y向為與+Y向；