[發明專利]一種衛星激光高度計足印相機姿態的測定方法

有效

• 申請號: 201610019732.4
• 申請日: 2016-01-13
• 公開（公告）號: CN105571598B
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 舒嶸;楊貴;邱振戈;謝鋒;王建宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01C21/24
• 分類號: G01C21/24
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

1.一種衛星激光高度計足印相機姿態的測定方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)在瞬時姿態數據、CCD圖像的像元畸變參數、DEM數據輔助下對CCD圖像進行幾何校正，具體步驟如下：

(1-1)獲取CCD圖像成像時衛星平臺的瞬時姿態數據、CCD圖像的像元畸變參數，獲得測區的DEM數據；

(1-2)直接定位法得到圖像每個像元的地面平面坐標點，并將坐標點轉為WGS84坐標系下，然后對圖像進行超分辨率重采樣；

(1-3)使用雙線性插值法，根據每一個像點的WGS84坐標，對圖像進行重采樣，重采樣后的分辨率與立體相機圖像的分辨率相同；

(2)根據DEM計算地形起伏度，從圖像范圍內中提取候選控制點；具體步驟如下：

(2-1)截取DEM數據，獲得與重采樣后CCD圖像相一致的區域，并且對DEM數據進行重采樣，將其分辨率調整為與CCD幾何校正數據一致的分辨率結果；

(2-2)計算DEM的地形起伏度，對于重采樣后DEM數據的每一個像點，以其為中心截取周圍128*128像元，計算這些像元的標準差，將該標準差作為該像元的地形起伏度的計算結果；

(2-3)從圖像中識別出地形相對平坦的區域，將重采樣后DEM數據均勻劃分為64*64大小的窗格，在每一個窗格內，計算地形起伏度最小的像元，將該像元標記為候選像元；

(2-4)根據原始CCD圖像各像點的地理坐標，在原始CCD圖像上找到離候選像元坐標最近的像點，則以該CCD原始圖像作為原始圖像控制點；

(2-5)尋找原始圖像上控制點對應于重采樣圖像上的控制點：像元根據原始圖像控制點像元的坐標值計算其在CCD重采樣圖像上的像點坐標，以CCD重采樣圖像該像點作為校正圖像控制點；

(2-6)對于任意一個校正圖像控制點，以該點為中心周圍選取128*128大小的窗口，并用該窗口的圖像作為下一步模板匹配的子圖；

(3)重采樣CCD圖像與雙線陣圖像匹配得到CCD圖像的三維控制點數據提取；具體步驟如下：

(3-1)對校正圖像的任意一個子圖，獲取其對應于立體相機圖像的位置，在立體相機圖像上提取1024*1024大小的圖像；

(3-2)用校正圖像的子圖與立體相機圖像的子圖進行模板匹配，得到其在立體相機圖像上的位置；

(3-3)根據模板匹配得到的校正圖像子圖在立體相機圖像上的位置，可以得到子圖中心點在立體相機圖像上的位置，計算出立體相機圖像位置上的平面地理坐標，則可計算出校正圖像上像點對應的平面地理坐標，進而可得到原始圖像控制點像元對應的平面地理坐標；

(3-4)根據平面地理坐標，獲取DEM上對應像元的高程值，以該值作為該平面坐標的高程，得到三維控制點；

(3-5)使用RANSAC算法剔除粗差；

(4)使用得到的控制點數據解算CCD相機的姿態數據，具體步驟如下：

(4-1)根據原始CCD圖像控制點像元的內方位元素，以及通過本步驟(3)所得三維控制點數據，建立外方位元素(姿態數據)的平差公式；

(4-2)通過最小二乘平差，迭代計算出足印相機的旋轉矩陣；

(4-3)通過足印相機的旋轉矩陣、足印相機與衛星的安置角，計算出衛星的姿態數據。