[發明專利]一種基于45度鏡寬幅多元并掃成像的像旋校正方法

有效

• 申請號: 202010324691.6
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN111598784B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 段慧仙;劉云猛;柴金廣;王陽;丁雷
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G06T3/60
• 分類號: G06T3/60;G06T3/40
• 代理公司: 上海滬慧律師事務所 31311
• 代理人: 郭英

1.一種基于45度鏡寬幅多元并掃成像的像旋校正方法，其特征在于，所述的方法包括以下步驟：

1)：建立無像旋圖像坐標系，并在無像旋圖像上任意選擇某一點P，得到其在無像旋圖像坐標系下的坐標；具體步驟如下：

1-1)：無像旋圖像坐標系{O_N-X_NY_N}的建立是指0度無像旋圖像坐標系的建立，即以45度掃描鏡中心在星下點的投影為原點O_N，飛行方向為X_N軸，掃描方向為Y_N軸，建立坐標系；

1-2)：任意選擇無像旋圖像上某一點P，其坐標為P_N＝(x₁ y₁)，其中y₁＝j為通道中心偏離光軸的距離，x₁＝±N,±N-1,…,0，N為探測器的像元數；

2)：判斷點P是否在探測器范圍內，包括四種狀態：點P在探測器范圍內、點P在飛行方向超越探測器范圍、點P在掃描方向超越探測器范圍、點P在飛行方向和掃描方向均超越探測器范圍；

首先判斷點P是否在探測器范圍內；之后根據步驟3-2)求解點P在探測器面坐標系下的坐標，即為原始像旋圖像中對應的坐標，記探測器每元的掃描角度為S_a，瞬時視場角為V_a，45度掃描鏡轉動角為θ；具體步驟如下：

2-1)：點P在探測器范圍內，則P點在一幀內的坐標為P_N′＝(x₂ y₂)，其中x₂＝x₁，y₂＝y₁+θ/S_a；

2-2)：點P在掃描方向超越探測器范圍，位于θ-S_a或θ+S_a角度位置，重新建立坐標系，則P點的新坐標為P_N′＝(x₂ y₂)，其中x₂＝x₁+S_a/V_a或x₂＝x₁-S_a/V_a，y₂＝y₁；

2-3)：點P在飛行方向超越探測器范圍，位于前或后一幀的θ角位置，重新建立坐標系，則P點的新坐標為P_N′＝(x₂ y₂)，其中x₂＝x₁，y₂＝y₁+D_f/D_p或y₂＝y₁-D_f/D_p，D_f為飛行方向一幀距離，D_p為一個像素代表的距離；

2-4)：點P在飛行方向和掃描方向均超越探測器范圍，首先將像元中心坐標投影到地面，之后投影至前、后一幀的全景面上，重復步驟2-1)～步驟2-3)計算點P的新坐標；

3)：建立探測器面坐標系，根據步驟2)中圖像點P的狀態以及掃描鏡旋轉角度θ，計算圖像點P在原始像旋圖像中對應的圖像坐標；具體步驟如下：

3-1)：探測器面坐標系{O_D-X_DY_D}的建立主要包括：首先，當45度掃描鏡轉動θ角時，對應于地面以探測器中心投影點為坐標原點O，飛行方向為X軸、掃描方向為Y軸建立坐標系{O-XY}；其次，在探測器面內，以探測器中心為原點O_D，X_C軸和Y_C軸分別平行于坐標系{O-XY}中的X軸和Y軸建立坐標系{O_D-X_CY_C}；最后，將坐標系{O_D-X_CY_C}繞探測器面的法向量旋轉θ角得到的坐標系即為探測器面坐標系{O_D-X_DY_D}；

3-2)：點P在探測器面坐標系下的坐標，即為點P在原始像旋圖像中對應的坐標P_D＝(x_Dy_D)：

x_D＝βsin(θ+θ′)，y_D＝βcos(θ+θ′)，

其中

4)：通過重采樣獲得像旋校正圖像，無像旋圖像每一列和行的坐標根據步驟3)計算出該像元在原始像旋圖像中的具體位置，即得到無像旋圖像坐標與原始像旋圖像坐標之間的像素對應關系，之后通過重采樣獲得校正后的無像旋圖像的灰度值，進而得到整幅原始像旋圖像的校正圖像。