[發明專利]一種數字化幾何定標場和GCP相結合的內方位元素定標方法

有效

• 申請號: 201811270813.7
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109143295B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 龍小祥;王冰冰;李慶鵬;崔林;黨安松
• 申請（專利權）人: 中國資源衛星應用中心
• 主分類號: G01S19/42
• 分類號: G01S19/42
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

一種數字化幾何定標場和GCP相結合的內方位元素定標方法，包括高精度外業地面控制點布設、采集及人工內業立體環境刺點方案、利用數字化幾何定標場數據采用密集匹配的方法進行控制點的自動量測、探元指向角相機內定校模型構建及模型參數求解策略和方法、相機內定標參數優化模型構建及模型參數求解。經實踐驗證表明該內定標方法可行、有效，結果穩定、可靠、內定標精度高，目前已工程化應用到商遙衛星地面數據處理系統中，運行穩定，取得了良好的工程化應用效果。

技術領域

本發明涉及一種數字化幾何定標場和GCP相結合的內方位元素定標方法，屬于遙感影像在軌幾何檢校與處理技術領域。

背景技術

雖然衛星上的相機在衛星發射前會進行嚴格的實驗室內標定，然而由于發射過程中的震動、材料放氣、在軌運行時成像條件的改變以及器件的老化等因素的影響，使得相機內方位元素定標參數發生改變，因此需要對衛星進行在軌內方位元素定標，衛星在軌內方位元素定標是光學遙感衛星實現高精度幾何定位的關鍵環節，直接影響衛星影像的內部幾何精度和波段配準精度。

由于高分辨衛星地面像元分辨率(GSD)越來越高(注：高景衛星的GSD為0.5m、WorldViewⅢ更是達到了0.3m)、以及內方位元素定標精度要求越來越高(注：通常要求CCD探元的指向角標定精度優于0.3像元)，從而對數字化幾何定標場數據(包括數字正射影像數據(DOM數據)和數字高程影像數據(DEM數據))的內部幾何精度要求極高(注：DOM數據內部幾何精度優于0.1m、DEM數據高程精度優于0.5m)，然而，目前已有的數字化幾何檢校場數據的內部幾何精度為0.3m左右，采用傳統的內方位元素定標方法根本無法滿足要求，如果采用更好精度的數字化幾何定標場數據將耗費巨大的經費，因此，必須針對GSD優于0.5米的高分辨率衛星的高精度內方位元素定標的特殊要求，采用適當的方法進行高精度內方位元素定標。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種數字化幾何定標場和GCP相結合的內方位元素定標方法，包括高精度外業地面控制點布設、采集及人工內業立體環境刺點方案、利用數字化幾何定標場數據采用密集匹配的方法進行控制點的自動量測、探元指向角相機內定校模型構建及模型參數求解策略和方法、相機內定標參數優化模型構建及模型參數求解。經實踐驗證表明該內定標方法可行、有效，結果穩定、可靠、內定標精度高，目前已工程化應用到商遙衛星地面數據處理系統中，運行穩定，取得了良好的工程化應用效果。

本發明目的通過以下技術方案予以實現：

一種數字化幾何定標場和GCP相結合的內方位元素定標方法，包括如下步驟：

步驟一、在待定標影像的某一范圍內進行外業地面控制點(GCP)采集并制成點之計，根據所述點之計在立體環境下生成像控點文件；

步驟二、將數字化幾何定標場數據與步驟一中的待定標影像進行控制點自動量測，獲取控制點坐標；

步驟三，利用衛星的姿態、軌道、行時和衛星的實驗室定標參數，建立基于一元三次曲線的探元指向角在軌幾何檢校模型；

步驟四、利用所述步驟二中控制點坐標和所述步驟三中的探元指向角在軌幾何檢校模型，迭代求解相機內標定參數；

步驟五，利用所述步驟一中生成的像控點文件，對所述步驟四中相機內定標參數進行優化。

上述數字化幾何定標場和GCP相結合的內方位元素定標方法，所述步驟二中控制點的數量不少于所述步驟一中待定標影像的某一范圍的像素點的萬分之五。

上述數字化幾何定標場和GCP相結合的內方位元素定標方法，所述步驟二中，采用灰度匹配和線特征匹配方法對數字化幾何定標場數據與步驟一中的影像進行控制點初步自動量測，然后采用最小二乘匹配方法對數字化幾何定標場數據與步驟一中的影像進行控制點精確自動量測。