[發明專利]視頻衛星的點狀運動目標狀態估計方法及系統

有效

• 申請號: 201710267587.6
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN107146236B
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發明（設計）人: 張過;汪韜陽;蔣永華;沈欣
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20
• 代理公司: 42222 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 胡艷

本發明公開了一種視頻衛星的點狀運動目標狀態估計方法，包括：S1從視頻衛星影像產品讀取幀序列點文件，獲得點狀運動目標的坐標信息、每幀影像獲取時間和每幀影像對應的RPC模型參數；S2利用每幀影像對應的RPC模型參數，構建每幀影像的RPC模型；S3對每幀影像上每一個點狀運動目標，結合DEM數據和每幀影像的RPC模型，分別計算各點狀運動目標的物方坐標；S4根據點狀運動目標的物方坐標，采用切比雪夫多項式模型進行運動軌跡擬合；S5利用點狀運動目標的軌跡模型估計點狀運動目標任意時刻的運動狀態。本發明能夠解決星載視頻影像點狀動目標真實運動狀態難以精確描述的問題；且形式簡單，使用方便。

技術領域

本發明涉及運動目標狀態估計技術領域，特別是涉及一種視頻衛星的點狀運動目標狀態估計方法及系統。

背景技術

隨著遙感應用的深入，應用需求已從定期的靜態普查向實時高動態監測方向發展，利用衛星對全球熱點區域和目標進行持續監測，獲取動態信息已經成為迫切需求。除了經典光學遙感衛星影像包含的靜態信息外，衛星視頻還可以獲取一定時空范圍內的實時動態信息，使得遙感觀測有更廣闊的應用前景。視頻應用中，針對點狀運動目標的運動狀態估計是動態信息定量化描述的重要一步，同時也是后期高級應用和處理的基礎和前提。

當捕獲到衛星視頻中的點狀運動目標后，能夠實現運動目標在像方的識別。但無法實現運動目標在物方的運動狀態估計，需要根據攝影測量原理，將序列影像上的目標點進行星地一體化求解，從而使得運動軌跡解算到物方空間，實現點狀運動目標的可發現可跟蹤可預測。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于RPC模型的視頻衛星的點狀運動目標狀態估計方法及系統。

本發明的技術方案如下：

一、視頻衛星的點狀運動目標狀態估計方法，包括步驟：

S1從視頻衛星影像產品讀取幀序列點文件，獲得點狀運動目標的坐標信息、每幀影像獲取時間和每幀影像對應的RPC模型參數，并統計點狀運動目標數；

S2利用每幀影像對應的RPC模型參數，構建每幀影像的RPC模型(X,Y,H)表示影像像素(s,l)的正則化地面點坐標，即物方坐標；(x,y)表示影像像素(s,l)的正則化像點坐標；Num_l(P,L,H)、Den_l(P,L,H)、Num_s(P,L,H)、Den_s(P,L,H)為RPC模型的三次多項式；

S3對每幀影像上每一個點狀運動目標，結合DEM數據和每幀影像的RPC模型，分別計算各點狀運動目標的物方坐標(X,Y,H)；

S4根據點狀運動目標的物方坐標(X,Y,H)，采用切比雪夫多項式模型進行運動軌跡擬合；本步驟進一步包括：

4.1基于切比雪夫多項式構建點狀運動目標的軌跡模型：

式(1)中，X(t)、Y(t)、H(t)表示時刻t的物方坐標，t∈[t₀,t₀+Δt]，t₀表示起始歷元時刻，Δt表示擬合時間長度；n表示切比雪夫多項式的階數，i表示每項切比雪夫多項式的階數；分別表示衛星位置的X坐標分量、Y坐標分量、H坐標分量的i階切比雪夫多項式系數；T_i(τ)表示i階切比雪夫多項式，T_i+1(τ)＝2τT_i(τ)-T_i-1(τ)，T₀(τ)＝1，T₁(τ)＝τ，

4.2基于切比雪夫多項式構建誤差方程：