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专利名称：一种时空联合调制干涉成像光谱仪姿态误差校正方法
技术领域：
本发明涉及信号处理技术，属于遥感图像数据处理技术领域，具体涉及一种时空联合调制干涉成像光谱仪姿态误差校正方法。
背景技术：
时空联合调制干涉成像光谱仪作为一种新型成像光谱仪，克服了时间调制型干涉成像光谱仪稳定性差及空间调制型干涉成像光谱仪低通量的不足，具有光谱分辨率高、信 噪比高、高通量和高稳定性等优点。时空联合调制干涉成像光谱仪利用推扫方式扫描目标景物，在不同时刻目标成像在探测器不同位置，从而获得目标点的完整点干涉图，再由点干涉图通过傅里叶变换复原产生该目标的光谱。由于时空联合调制干涉成像光谱仪获得地物点的光谱曲线必须经过一次全视场的推扫过程，在推扫过程中载体的姿态一旦发生变化，如侧滚、俯仰、偏航等，就会造成干涉图失真，复原出的光谱就无法反映景物目标的真实属性。为了实现高精度的光谱复原，需对获取的数据进行校正。遥感图像几何校正的目的是改变原始图像的几何变形，产生一幅符合某种地图投影或图形表达要求的新图像。基本环节有像素坐标系变换和像素灰度值重采样。像素坐标系变换可通过利用地面控制点数据、姿态参数、图像间的配准结果等建立合适的变形模型来实现。像素灰度值重采样的方法主要有立方卷积插值、双线性插值、最近邻插值。POS (Position and Orientation System)是一个能直接为航空摄影测量提供地理参考的位置和方向系统。随着POS数据精度的不断提高，可以利用遥感平台姿态测量数据实现主动校正。根据POS测量数据可以获取航片的外方位元素，据此可以建立畸变图像空间坐标系与理想图像空间坐标系间的函数关系，进而实现校正。在已有技术中，对光谱图像的校正方法主要包括基于相位相关与归一化积相关的联合图像校正算法。根据傅里叶变换的旋转平移特性，通过计算图像间的相位相关函数，利用FFT实现图像序列旋转失真的高精度校正，采用基于归一化积相关的方法实现图像平移失真的校正，最后进行点干涉图非均匀采样、傅里叶变换复原光谱；或利用POS数据得到航片的外方位元素，进而利用所得的外方位元素建立畸变图像空间与理想图像空间(校正空间)之间的某种对应关系，再利用这种对应关系把畸变空间中的全部元素变换到校正图像中去，实现几何校正。因此现有光谱图像校正技术中存在以下缺点适用于校正卫星姿态变化对成像光谱仪图像造成的畸变，对于姿态变化较为剧烈的机载成像光谱仪图像的校正会出现地物目标点提取不准确而无法准确复原地物谱信息；或者适用于瞬时成像的色散型高光谱成像仪PHI图像的校正，而时空联合调制干涉成像光谱仪需要利用推扫方式获取地物谱信息，其图像所包含的地物的几何信息可以得到校正，干涉信息却未得到校正，从而无法准确复原地物的谱信息
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提高地物目标光谱复原精度，提出了一种时空联合调制干涉成像光谱仪姿态误差校正方法。一种时空联合调制干涉成像光谱仪的姿态误差校正方法，包括以下几个步骤步骤一通过时空联合调制干涉成像光谱仪获取包括感兴趣目标点的图像，即畸变图像；步骤二 根据POS测量数据解算外方位元素；步骤三建立理想像空间坐标系与畸变像空间坐标系间的函数关系；步骤四获取感兴趣目标点Q(xQ，yQ)在畸变像平面内的位置Q' (xQ, ,，yQ,'); 步骤五获取畸变图像中感兴趣目标点对应某一光程差的干涉强度；步骤六判断是否完成畸变图像采集；步骤七获取感兴趣目标点对应不同光程差的完整的干涉强度数据；步骤八将感兴趣目标点的完整干涉强度数据通过非均匀傅里叶变换复原得到该感兴趣目标点的光谱。本发明的优点在于(I)本发明将POS数据引入校正环节，直接从畸变图像序列中提取感兴趣目标点的干涉强度数据，再进行非均匀傅里叶变换复原光谱，能够提高目标的光谱复原精度。(2)本发明所提出的方法对于星载、机载数据均适用，有效的克服了对单幅图像校正以满足同时校正几何信息与干涉信息的难点，适用于时空联合调制干涉成像光谱仪姿态误差的校正。


图I是本发明中坐标系转换示意图；图2是本发明的方法流程图。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。本发明是一种时空联合调制干涉成像光谱仪的姿态误差校正方法，流程如图2所示，包括以下几个步骤步骤一通过时空联合调制干涉成像光谱仪获取包括感兴趣目标点的图像，即畸变图像序列；时空联合调制干涉成像光谱仪是在普通的照相系统前加入干涉仪实现的，所以，本发明采用的时空联合调制干涉成像光谱仪获取的图像不再是目标的直接像，而是目标的干涉图像，图像沿轨方向变化比较尖锐。根据香农采样定理确定采集图像的数量A，A表示采集图像的数量。对于感兴趣目标点，每一幅图像对应一个特定的光程差，A幅图像对应A个不同的光程差；要复原出目标点的光谱曲线，需要得到目标点对应不同光程差的足够多的干涉数据。所需采样点数可根据香农采样定理确定。因而需要从序列图像中足够多幅图像提取感兴趣目标点的灰度值，得到感兴趣目标点对应不同光程差的一系列干涉强度数据，从而获得目标的完整干涉强度数据。
步骤二 根据POS测量数据解算外方位元素。针对一幅崎变图像，获取外方位兀素，具体为航片外方位角元素表征摄影光束在摄影瞬间的空间方位，用以Xs轴为主轴的转角系统表示时，炉为旁向倾角、ω为航向倾角、K为相片旋角，炉、ω、K与POS测得的俯仰角Φ、侧滚角Ω、偏航角K之间的转换关系为
权利要求
1. 一种时空联合调制干涉成像光谱仪的姿态误差校正方法，其特征在于，包括以下几个步骤 步骤一通过时空联合调制干涉成像光谱仪获取包括感兴趣目标点的图像，即畸变图像； 根据香农采样定理确定采集畸变图像的数量A，A表示采集畸变图像的数量；对于感兴趣目标点，每一幅畸变图像对应一个特定的光程差，A幅畸变图像对应A个不同的光程差；步骤二 根据POS测量数据解算外方位元素； 针对一幅畸变图像，获取外方位元素，具体为 航片外方位角元素表征摄影光束在摄影瞬间的空间方位，用以Xs轴为主轴的转角系统表示时，P.为旁向倾角、ω为航向倾角、K为相片旋角,识、ω、κ与POS测得的俯仰角Φ、侧滚角Ω、偏航角K之间的转换关系为
全文摘要
本发明公开了一种时空联合调制干涉成像光谱仪的姿态误差校正方法，包括步骤一通过时空联合调制干涉成像光谱仪获取包括感兴趣目标点的图像；步骤二根据POS测量数据解算外方位元素；步骤三建立理想像空间坐标系与畸变像空间坐标系间的函数关系；步骤四获取感兴趣目标点Q在畸变像平面内的位置Q′；步骤五获取畸变图像中感兴趣目标点对应某一光程差的干涉强度；步骤六判断是否完成畸变图像采集；步骤七获取感兴趣目标点对应不同光程差的完整的干涉数据；步骤八得到感兴趣目标点光谱。本发明将POS数据引入校正环节，直接从畸变图像序列中提取感兴趣目标点的干涉强度数据，再进行非均匀傅里叶变换复原光谱，能够提高目标的光谱复原精度。
文档编号G01J3/45GK102944308SQ20121039391
公开日2013年2月27日 申请日期2012年10月17日 优先权日2012年10月17日
发明者袁艳, 李妍, 黄锋振 申请人:北京航空航天大学