[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 202010324691.6
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN111598784B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段慧仙;劉云猛;柴金廣;王陽;丁雷
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海技術(shù)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(wù)所 31311
• 代理人: 郭英

本發(fā)明公開了一種基于45度鏡寬幅多元并掃成像的像旋校正方法，該方法包括以下步驟：首先，建立無像旋圖像坐標(biāo)系，并在無像旋圖像上任意選擇某一點(diǎn)P；其次，判斷圖像點(diǎn)P是否在探測器范圍內(nèi)；之后，建立探測器面坐標(biāo)系，根據(jù)掃描鏡旋轉(zhuǎn)角度θ計(jì)算得到圖像點(diǎn)P在原始像旋轉(zhuǎn)圖像中對應(yīng)的圖像坐標(biāo)；最后，根據(jù)無像旋圖像每一列和行的坐標(biāo)計(jì)算出該像元在原始像旋圖像中的具體位置，通過重采樣獲得校正后的無像旋圖像的灰度值，進(jìn)而得到整幅原始像旋圖像的校正圖像。由本發(fā)明方法校正后的圖像和原始像旋圖像相似性對比，有效地解決45度鏡寬幅多元并掃成像帶來的像旋問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光學(xué)圖像處理技術(shù)，具體涉及一種基于45度鏡寬幅多元并掃成像的像旋校正方法，尤其涉及計(jì)算機(jī)、遙感等領(lǐng)域的像旋校正方法。

背景技術(shù)

基于45度旋轉(zhuǎn)掃描鏡的光機(jī)掃描由于其尺寸小、穩(wěn)定性好、幅寬大等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航天遙感儀器中。對于多元線列探測器，45度掃描鏡不僅會導(dǎo)致并掃波段掃描圖像產(chǎn)生像旋，還會造成不同波段掃描圖像的無法配準(zhǔn)；對于面陣探測器，45度掃描鏡會導(dǎo)致焦平面上所成的像存在像旋，進(jìn)而各個(gè)像元所對應(yīng)的視場無法配準(zhǔn)。因此，研究45度鏡像旋校正是十分關(guān)鍵的。

對于45度鏡畸變校正方法有光機(jī)校正和軟件校正兩種。軟件校正方法的關(guān)鍵在于建立像旋圖像與無像旋圖像之間的關(guān)系。國內(nèi)外對45度鏡成像的研究相對比較少。國內(nèi)的相關(guān)研究包括：對45度鏡的成像規(guī)律和掃描軌跡進(jìn)行了深刻分析，并得到了一些定性的結(jié)論；建立了二維指向系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，針對二維指向鏡和面陣探測器成像系統(tǒng)，提出了像旋消除算法；對45度二維掃描鏡的像旋及掃描軸系的性質(zhì)進(jìn)行了深入研究；針對繞X軸旋轉(zhuǎn)的45度鏡多元并掃系統(tǒng)掃描軌跡進(jìn)行分析，并進(jìn)行軟件像旋校正，得到較好的校正效果；針對兩種掃描方式下的繞兩個(gè)軸旋轉(zhuǎn)的45度鏡加面陣探測器掃描系統(tǒng)的成像原理及掃描軌跡進(jìn)行分析，確定像元坐標(biāo)與地面坐標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系，從而通過插值等手段進(jìn)行畸變消除。這些研究沒有考慮到隨著并掃探測器數(shù)目的增多，掃描圖像在相鄰掃描帶連接處出現(xiàn)的斷裂錯(cuò)位越嚴(yán)重；探測器偏離主光軸等瞬時(shí)視場數(shù)越大，圖像像旋畸變越嚴(yán)重等問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對45度鏡掃描成像所存在的像旋校正問題，本發(fā)明提供了一種基于45度鏡寬幅多元并掃成像的像旋校正方法，從而有效解決45度鏡掃描成像帶來的像旋問題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明公開了一種基于45度鏡寬幅多元并掃成像的像旋校正方法，所述方法包括以下步驟：

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

1-1)：無像旋圖像坐標(biāo)系{O_N-X_NY_N}的建立主要是指0度無像旋圖像坐標(biāo)系的建立。即以45度掃描鏡中心在星下點(diǎn)的投影為原點(diǎn)O_N，飛行方向?yàn)閄_N軸，掃描方向?yàn)閅_N軸，建立坐標(biāo)系。

1-2)：任意選擇無像旋圖像上某一點(diǎn)P，其坐標(biāo)為P_N＝(x₁ y₁)，其中y₁＝j(luò)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(shù)。

2)：判斷點(diǎn)P是否在探測器范圍內(nèi)，包括四種狀態(tài)：點(diǎn)P在探測器范圍內(nèi)、點(diǎn)P在飛行方向超越探測器范圍、點(diǎn)P在掃描方向超越探測器范圍、點(diǎn)P在飛行方向和掃描方向均超越探測器范圍。具體步驟如下：

首先判斷P點(diǎn)是否在探測器范圍內(nèi)；之后根據(jù)步驟3-2)求解P點(diǎn)在探測器面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，即為原始像旋圖像中對應(yīng)的坐標(biāo)。記探測器每元的掃描角度為S_a，瞬時(shí)視場角為V_a，45度掃描鏡轉(zhuǎn)動角為θ。