[發明專利]一種基于多元數據融合的遙感相機立體測繪方法和系統

有效

• 申請號: 201810073334.X
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN108225282B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 高衛軍;王偉之;李旭;蔡偉軍;孫世君;周小華;劉曉鵬;鄧永濤;宗云花
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G01C11/12
• 分類號: G01C11/12
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張曉飛

一種基于多元數據融合的遙感相機立體測繪方法和系統，系統由前視相機、后視相機、中央棱鏡、星相機、激光測距儀和足印相機組成，前后視相機用于獲取高分辨率影像，星相機用于完成高精度姿態測量，中央棱鏡用于星相機姿態向前后視相機的精確傳遞，激光測距儀提供輔助高程信息，足印相機提供包含激光足印點的地物影像，通過GPS信息，星相機姿態信息、后視相機影像與激光足印圖像匹配，可完成激光指向向后視相機的傳遞，從而將激光測距儀的高程測量結果準確傳遞到后視相機，可以得到后視相機影像的高精度高程信息。上述數據可用于制作無控制點高精度立體影像。

技術領域

本發明屬于航天光學遙感器技術領域，涉及一種基于多元數據融合的遙感相機立體測繪實現方法，可應用于航天測繪領域，提高無控制點測繪精度。

背景技術

航天測繪是航天光學遙感領域的重點和難點，按照測繪體制分類可分為單線陣、雙線陣、三線陣測繪。

單線陣測繪體制主要代表為美國的worldview系列，2016年11月發射的worldview-4衛星采用單線陣測繪，無控制點平面定位精度達到4m(CE90)，該衛星采用一體化設計，除了配置一臺高分辨率相機(0.25m)，還配置了高精度星敏感器，采用控制力矩陀螺(CMG)提供快速機動能力。

雙線陣測繪體制有法國的SPOT5衛星和印度的Cartosat-2衛星，SPOT-5衛星具備高精度的軌道確定裝置和高精度星敏感器，相對平面精度3m，高程精度10m，無控條件下定位精度75m，可測制1:5萬地形圖。印度于2007年1月發射了Cartosat-2測繪衛星。它所攜帶的全色相機提供的影像空間分辨率優于1米，幅寬9.6km。Cartosat-2在飛越地球上空時，可以獲取不同方位的成像目標。攝取的影像可以制作1:10000比例尺地圖。

三線陣測繪體制主要有我國的資源三號衛星和日本的ALOS衛星，資源三號衛星采用星敏與相機一體化設計，激光測距儀提供輔助高程信息，可滿足1:5萬比例尺制圖和1：2.5萬比例尺地圖修測。ALSO衛星前視和后視地相機幅寬35km，正視相機幅寬70km，地面分辨率2.5m，另有三臺高精度的星敏感器，姿態測量精度達0.72，具有高精度的軌道確定精度，精度達1m。能夠在無控制點條件下，實現精確的目標定位，達到平面精度5m，高程精度8m，按設計可測制1:2.5萬比例尺的地圖。

上述測繪相機雖然測繪體制不同，但為了保證地面定位精度，均要求相機與星敏感器一體化設計，對載荷有嚴格的熱控要求；專利CN201410512678主要通過共光路設計解決激光測距儀與相機指向關系確定問題，設計難度較大；專利CN201611048572主要對多通道相機主被動復合測繪體制進行了描述，未對高程信息計算進行詳細說明。

為降低測繪相機載荷研制難度，有必要開展基于多元數據融合的測繪方法設計。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足之處，提供一種基于多元數據融合的遙感相機立體測繪實現方法，該方法采用雙線陣高分辨率相機、星相機、激光測距儀、中央棱鏡、足印相機集成設計，利用雙線陣相機的高分辨率影像、激光測距儀的高程信息、星相機獲取的姿態測量信息、足印相機獲取的激光足印影像等進行多元數據融合。

本發明的技術方案是：一種基于多元數據融合的遙感相機立體測繪實現方法，包括下列步驟：

1)利用前、后視相機在一條航線上獲取兩個測站的地物影像，并記錄兩個測站對應的GPS軌道數據，利用星相機獲取姿態信息；

2)計算得到前視相機、后視相機姿態；

3)利用激光測距儀獲取測距信息，激光測距儀所發出激光束經過分光進入足印相機，足印相機同步對地物進行成像，從而獲取包含激光足印標記的地物影像，將該影像與步驟1)中后視相機獲取的地物影像進行圖像匹配，獲得激光足印標記在后視相機地物影像中的位置信息；