[發明專利]一種基于海岸線區域遙感圖的星載光譜儀指向配準方法

有效

• 申請號: 201611136478.2
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106600589B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 汪俊峰;崔文煜;杜麗麗;易維寧;施海亮
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G01J3/28
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 宋倩;金凱

技術領域

本發明涉及遙感數字圖像分析處理和光譜分析技術領域，具體是一種基于海岸線區域遙感圖的星載光譜儀指向配準方法。

背景技術

指向配準是指將來自同種或不同傳感器對同一目標區域在不同時間、從不同視角獲取的兩幅或多幅圖像、或圖像與其它信息源進行相同參考坐標系的空間變換。由于不同數據類型設備之間數據的差異性和匹配的難度，目前國內外對配準的研究多是相同數據類型設備之間的，很多配準算法都是為了基于圖像與圖像之間匹配操作而提出的，而對于不同數據類型設備之間的配準研究較少，提出的解決方法也鮮有報道。但是隨著遙感技術的發展，遙感設備的種類越來越多，由于遙感設備的不同物理特性，有些重要的遙感設備輸出的數據并不是成像圖片，綜合利用多種遙感數據進行數據提取和分析已成為遙感領域的一個重要手段。在數據應用和數據融合時，各種遙感設備之間不同特征的輸出數據有時就需要進行嚴格的配準。

光譜儀是近些年各國發射升空衛星上的重要載荷之一，該載荷可以真實有效地獲取地表目標或大氣的光譜信息，提高了定量化高光譜數據反演參量的精度，在大氣監測和環境保護等領域發揮著越來越重要的作用。在衛星實際運行中，由于衛星姿軌參數和載荷安裝誤差測量不確定性，以及由于日月引力、光壓、設備老化等多個方面因素導致載荷存在指向誤差，需要對其指向配準并進行定期監督。因光譜儀屬于非成像的光學系統，輸出的測量數據為光譜數據，因此其指向配準需采用天底觀測模式(即星載光譜儀在天空中垂直于地表進行觀測)下，利用高分辨CCD影像數據與其非影像的光譜數據進行指向配準，這是傳統基于兩相同數據類型如圖像數據的配準方法無法實現的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于海岸線區域遙感圖的星載光譜儀指向配準方法，利用海岸線區域的大面積均勻地貌并且地表反射率有突變的特征，對星載光譜儀的指向誤差進行配準校正處理。

本發明的技術方案為：

一種基于海岸線區域遙感圖的星載光譜儀指向配準方法，包括以下步驟：

(1)選擇遙感相機采集的在一定經緯度范圍內具有明顯海岸線區域的中高分辨率遙感圖像作為參考底圖；

(2)從星載光譜儀中獲取一段時間內處于參考底圖對應的經緯度范圍內的觀測點的原始光譜數據，并根據原始光譜數據自帶的經緯度信息將沿衛星穿軌方向的觀測點等間隔均勻地疊加顯示在參考底圖上；

(3)采用最小二乘法線性擬合計算疊加顯示在參考底圖上的各個觀測點的原始光譜數據在有效范圍內的基線均值，作為各個觀測點的光譜強度值；

(4)將所述各個觀測點的光譜強度值與其沿衛星穿軌方向相鄰的兩個觀測點的光譜強度值進行比較，若滿足以下關系，則認為相應觀測點理論上落在海岸線上，記為理論海岸線觀測點：

其中，I_j表示某個觀測點的光譜強度值，I_j-1、I_j+1分別表示沿衛星穿軌方向與該觀測點相鄰的兩個觀測點的光譜強度值，μ、分別表示沿衛星穿軌方向與該觀測點相鄰的兩個觀測點的光譜強度值的閾值調節系數，表示沿衛星穿軌方向與該觀測點相鄰的兩個觀測點的光譜強度值的差值的絕對值閾值；

(5)在參考底圖上將各個理論海岸線觀測點用顏色標記出來，并對標記的各個理論海岸線觀測點沿衛星穿軌方向相鄰的兩個觀測點進行連線，確定連線與參考底圖上實際海岸線的交點；

(6)將各個交點的柵格坐標轉換為經緯度信息，作為相應理論海岸線觀測點的真實經緯度信息；

(7)構建指向誤差模型，計算各個理論海岸線觀測點的原始光譜數據自帶的經緯度信息與真實經緯度信息的差值，得到各個理論海岸線觀測點的經緯度誤差，并將所述各個理論海岸線觀測點的經緯度誤差的均值作為星載光譜儀在某時刻的指向誤差；

(8)統計一段時間內星載光譜儀在各個時刻的指向誤差，將剔除異常誤差點后的均值作為星載光譜儀的最終指向誤差。

所述的基于海岸線區域遙感圖的星載光譜儀指向配準方法，所述步驟(3)中，具體采用最小二乘法計算疊加顯示在參考底圖上的各個觀測點的原始光譜數據在有效范圍內的基線均值。

所述的基于海岸線區域遙感圖的星載光譜儀指向配準方法，所述步驟(4)中，μ取0.8，取1.2，取3000。

所述的基于海岸線區域遙感圖的星載光譜儀指向配準方法，所述步驟(6)中，將各個交點的柵格坐標轉換為經緯度信息具體采用以下公式：