[發明專利]基于平坦地形的光學遙感衛星內檢校方法及系統

有效

• 申請號: 202010028714.9
• 申請日: 2020-01-11
• 公開（公告）號: CN111121729B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 黃文超
• 申請（專利權）人: 武漢玄景科技有限公司
• 主分類號: G01C11/04
• 分類號: G01C11/04;G01C25/00
• 代理公司: 武漢天領眾智專利代理事務所(普通合伙) 42300
• 代理人: 劉點

1.一種基于平坦地形的光學遙感衛星內檢校方法，其特征在于：基于平坦地形的內檢校過程包括以下步驟：

步驟1，光學遙感衛星內檢校模型建模；

步驟2，選取平坦地區兩張具有重疊區域的影像構成重疊影像；

步驟3，利用重疊影像獲取同名連接點的像方坐標、物方坐標初值及對應的SRTM全球高程參考值；

對兩張重疊影像進行特征提取和特征匹配構建同名連接點對，然后采用最小二乘匹配方法對同名連接點對的像點坐標進行優化，最后采用前方交會獲取同名連接點對的物方坐標初值，并根據物方坐標初值的大地經緯度坐標從SRTM全球高程數據上獲取對應的高程參考值；

對兩張重疊影像進行特征提取和特征匹配構建同名連接點對；對兩張影像分別進行影像特征點提取和描述，特征點提取和描述可采用SIFT影像特征描述子，同時要求特征點在影像上分布均勻；根據SIFT特征描述子對兩張影像進行特征匹配，得到同名匹配點對L_m＝(x_m1,y_m1,x_m2,y_m2)，其中(x_m1,y_m1)表示第一張影像的點坐標，(x_m2,y_m2)表示第二張影像的點坐標，將L_m壓入同名連接點鏈表L；上述匹配不斷進行，最終得到同名連接點鏈表L；

步驟3.2，遍歷同名連接點鏈表L的元素L_m，以第一張影像作為匹配基準影像、第二張影像作為匹配源影像，(x_m1,y_m1,x_m2,y_m2)進行最小二乘匹配，根據匹配的結果修正(x_m2,y_m2)數值；步驟3.2不斷重復，直至遍歷完同名連接點鏈表L；

步驟3.3，前方交會獲取同名連接點對的物方坐標初值；

步驟3.3.1，成像模型建模；經典的嚴密成像模型一般寫成共線方程物方形式如下：

其中[X(t),Y(t),Z(t)]表示衛星在地球地心直角坐標系中的位置，R(t)表示從本體坐標系到地球地心直角坐標系的旋轉矩陣，都由像素坐標所對應的時間內插得到；對于線推掃成像影像，位置[X(t),Y(t),Z(t)]和姿態R(t)都是時間的函數，二者一起被稱為嚴密成像模型的外方位元素；[x-x₀,y-y₀,f]表示攝影光線在本體坐標系下的方向；其中[x,y]是影像坐標，[x₀,y₀,f]表示影像的主點和主距；[x-x₀,y-y₀,f]稱為嚴密成像模型的內方位元素,[X_W,Y_W,Z_W]表示影像坐標[x,y]所在的空間光線在地球地心直角坐標系當中的指向向量；另外，m為縮放系數，[X_S,Y_S,Z_S]為定位的地面點在地球地心直角坐標系中的位置，此二者都為未知數；

步驟3.3.2，對于同名連接點鏈表L的第m個元素L_m，設[X_Sm,Y_Sm,Z_Sm]為待求的L_m在地球地心直角坐標系中的地面點位置，根據共線方程，可以列出L_m的第n(1≤n≤2)個像點(x_mn,y_mn)與[X_Sm,Y_Sm,Z_Sm]的函數關系式如下：

其中，t_mn為像點L_mn所對應的拍攝時間，[X(t_mn),Y(t_mn),Z(t_mn)]為根據時間t_mn內插得到的衛星在地球地心直角坐標系中的位置，[X_Wmn,Y_Wmn,Z_Wmn]表示影像坐標P_ij(即L_mn所指向的像點)所在的空間光線在地球地心直角坐標系當中的指向向量，皆為已知量；

公式(14)可以列成誤差方程式：

對L_m的兩個同名點坐標(x_m1,y_m1,x_m2,y_m2)分別進行法化，得到下式：

簡化成法方程矩陣形式：

其中B為4×3矩陣，K為4×1矩陣；對上式進行最小二乘求解得到第m個地面點在地球地心直角坐標系中坐標初值：

步驟3.3.3，將地面點在地球地心直角坐標系中的坐標初值轉化到大地坐標系，公式如下：

其中，(L_Sm,B_Sm,H_Sm)為大地坐標系中的經緯度高程坐標，(a,e,N_Sm)分別為橢圓長半軸、第一偏心率以及卯酉圈半徑大小；將上述函數關系記為函數T：

步驟3.3.4，根據物方點初值的經緯度坐標，到SRTM全球高程參考數據上地理采樣得到指定位置的高程參考值；

步驟3.3.5，逐個遍歷同名連接點鏈表L的元素L_m，按照步驟3.3.2、3.3.3和3.3.4逐元素計算所對應的地面點的初值及高程參考值，并保存；

步驟4，利用同名連接點的像方坐標、物方坐標初值及對應的SRTM全球高程參考值構建關于內檢校模型參數的誤差方程式；

步驟5，求解內檢校模型參數的誤差方程式得到內檢校模型參數。