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一种光学遥感相机在轨几何定标方法
【专利摘要】一种光学遥感相机在轨几何定标方法，针对国产卫星平台和载荷设计特点，构建严格成像模型，采用内外方位元素联合建模的方法对影像进行几何定标处理。本方法基于严格成像模型进行几何定标处理，模型参数具有明确的物理含义；2）内外方位元素联合建模，同时实现内外方位元素的解耦；3）模型可以用于多线阵相机和多相机联合定标，具有很强的普适性。4）充分考虑成像过程中导致影像畸变的各种因素，能够实现高精度。
【专利说明】一种光学遥感相机在轨几何定标方法
【技术领域】
[0001]本发明属于国产遥感卫星在轨几何定标领域，适用于线阵推扫式光学CXD遥感相机。
【背景技术】
[0002]随着我国航天技术的发展，国产遥感卫星空间分辨率逐步提高，遥感影像的实际定位精度成为一项重要的考察指标。线阵推扫式光学遥感相机是一种主要的光学遥感卫星载荷，对其内外方位元素进行在轨定标，能够减小影像畸变，提高影像对地定位精度。
[0003]从目前的发表文章和公开资料来看，国内遥感相机检较领域，在光学遥感相机的几何检校方面，主要研究工作集中在地面和航空摄影测量相机技术参数的标定，且大多是针对传统框幅式相机展开深入研究；而少量的对于航天线阵相机在轨几何定标的研究，则是利用一种数学模型去拟合内外方位元素的变化产生的影像畸变，无法对成像过程中各物理参数进行标定，定标精度均不能达到预定要求，与国际水平有一个量级的差距。
[0004]在国外，则已发射多颗高分辨率光学遥感卫星，如IK0N0S、Quickbird,WordView-l/2、Geo_eye以及Pleiades等,并形成了相应的在轨几何定标技术方案,但是公开资料中只有简要描述，没有公开技术细节。

【发明内容】

[0005]本发明的技 术解决问题是:通过对国产光学卫星遥感相机进行在轨定标，可以提高遥感卫星影像的几何精度，从而提高影像对地定位精度。
[0006]本发明的技术解决方案是:一种光学遥感相机在轨几何定标方法，步骤如下:
[0007](I)卫星在选择的区域成像后得到I级图像并进行辐射校正，选择同分辨率或更高分辨率的正射影像和DEM高程图作为参考图；在经过了辐射校正的I级图像上和参考图上选取同名点，I级图像上的同名点坐标记为(m，n)，参考图上的同名点的经纬度和高度值记为(Lon，Lat，h)，所述的同名点分为两部分，一部分为供计算用的控制点，一部分为验证用的检查点；
[0008](2)根据控制点的坐标m以及C⑶线阵的安装位置，确定控制点在焦平面坐标系下的坐标U，y);根据控制点的坐标n，计算控制点所在行的成像时刻秒计数t，进而确定卫星位置的测量坐标Xeps (t)，Yeps (t)，Zeps⑴和姿态的测量角度Φ (t), K (t);同时根据参考图上的同名点的经纬度和高度值(Lon，Lat，h)，计算同名点在地球固定坐标系下的坐标(Xobj? Yobji Z0bj);
[0009](3)利用步骤(2)的结果，结合星地接口文件，构建严格成像模型；
[0010](4)将定标参数代入严格成像模型，得到图像定标模型，初始化定标参数；
[0011](5)利用谱修正法对图像定标模型进行平差迭代，直至解稳定为止；
[0012](6)利用步骤(5)解稳定后得到的定标参数确定I级图像上检查点在焦平面坐标系下的实际坐标(x’，y’)，并利用传感器坐标系到地球固定坐标系的旋转矩阵，得到参考图像上对应检查点在焦平面坐标系下的坐标；
[0013](7)将步骤(6)得到的I级图像上检查点在焦平面坐标系下的实际坐标与参考图上对应检查点在焦平面坐标系下的坐标求差，该差记为定位偏差；
[0014](8)调整定标参数的初始值及迭代阈值，重复步骤(5)- (7)，使得定位偏差最小，完成几何定标。
[0015]所述的图像定标模型为
[0016]
【权利要求】
1.一种光学遥感相机在轨几何定标方法，其特征在于步骤如下: (1)卫星在选择的区域成像后得到I级图像并进行辐射校正，选择同分辨率或更高分辨率的正射影像和DEM高程图作为参考图；在经过了辐射校正的I级图像上和参考图上选取同名点，I级图像上的同名点坐标记为(m，n)，参考图上的同名点的经纬度和高度值记为(Lon, Lat，h)，所述的同名点分为两部分，一部分为供计算用的控制点，一部分为验证用的检查点； (2)根据控制点的坐标m以及CCD线阵的安装位置，确定控制点在焦平面坐标系下的坐标(X，y);根据控制点的坐标n，计算控制点所在行的成像时刻秒计数t，进而确定卫星位置的测量坐标XepsUhYeps (t)，Zeps (t)和姿态的测量角度wii), Φ (t), K (t);同时根据参考图上的同名点的经纬度和高度值(Lon，Lat，h)，计算同名点在地球固定坐标系下的坐标(Xobji Yobji Z0bj); (3)利用步骤(2)的结果，结合星地接口文件，构建严格成像模型； (4)将定标参数代入严格成像模型,得到图像定标模型,初始化定标参数； (5)利用谱修正法对图像定标模型进行平差迭代，直至解稳定为止； (6)利用步骤(5)解稳定后得到的定标参数确定I级图像上检查点在焦平面坐标系下的实际坐标(x’，y’)，并利用传感器坐标系到地球固定坐标系的旋转矩阵，得到参考图像上对应检查点在焦平面坐标系下的坐标； (7)将步骤(6)得到的I级图像上检查点在焦平面坐标系下的实际坐标与参考图上对应检查点在焦平面坐标系下的坐标求差，该差记为定位偏差； (8)调整定标参数的初始值及迭代阈值，重复步骤(5)-(7)，使得定位偏差最小，完成几何定标。
2.根据权利要求1所述的一种光学遥感相机在轨几何定标方法，其特征在于:所述的图像定标模型为.,
【文档编号】G01C25/00GK103674063SQ201310654098
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】兰穹穹 申请人:中国资源卫星应用中心