一種線陣推掃式相機在軌光學畸變參數標定方法
2023-04-30 13:45:31
一種線陣推掃式相機在軌光學畸變參數標定方法
【專利摘要】一種線陣推掃式相機在軌光學畸變參數標定方法，步驟為：（1）採用基於控制點的自動匹配算法採集得到密集的高精度控制點信息；（2）建立各控制點處嚴格成像幾何模型；（3）計算各控制點處理論指向矢量與實際指向矢量，建立相機內方位元素幾何檢校數學模型；（4）建立理論指向矢量與圖像列號對應的畸變多項式模型；（5）最小二乘法解算誤差方程，迭代求解得到相機內部光學畸變標定參數。本發明通過選取大量高精度地面控制點，對衛星在軌相機內部光學系統畸變進行標定，標定結果可用於提升衛星圖像無控定位精度和有控定位精度，利用內畸變標定參數進行相機內方位元素修正後，圖像內部畸變基本消除。
【專利說明】一種線陣推掃式相機在軌光學畸變參數標定方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種線陣推掃式相機在軌光學畸變參數標定方法，屬於遙感衛星圖像處理【技術領域】，用於遙感衛星搭載的線性推掃式相機的在軌定位精度優化提升和圖像內部幾何質量的提升優化。
【背景技術】
[0002]隨著空間技術的不斷發展，衛星遙感影像已成為當前地理空間信息服務和應用的重要數據來源，其廣泛的應用前景已引起世界各國的普遍重視。與幾年前高解析度衛星數據的獲取能力相比，最近幾年世界各國均爭相研製自主的高解析度對地觀測系統，遙感影像數據的供應即將要達到「井噴」狀態。
[0003]截止2012年底，我國已經發射了環境、資源、遙感等多系列多顆光學遙感衛星，其中已發射的遙感衛星中資源一號02星定位精度為7Km，資源二號03星定位精度200m，資源02C定位精度100m。儘管國產衛星幾何定位精度逐步提升，但和國外商業高分辨光學遙感衛星如Geoeye、WorldView、Pleiades等相比，國產衛星在幾何定位精度方面尤其是圖像的內部幾何精度方面還存在很大的差距，無法滿足國土資源、測繪等領域正射影像產品的製作要求，嚴重地制約了我國高解析度衛星影像的應用性能。
[0004]受發射衝力，在軌環境等因素的影響，航天遙感光學相機的內部幾何畸變參數在軌後發生了很大改變，地面測量的相機內部參數在用於圖像的幾何處理時會導致較大的內部畸變，尤其是遠離主點的圖像的內部畸變可達到30米量級，嚴重製約著其定位精度的提聞，並影響後續的圖像拼接鍵嵌等聞級應用。
【發明內容】
[0005]本發明解決的技術問題是:克服現有技術的不足，提供一種線陣推掃式相機在軌光學畸變參數標定方法，用於提升相機獲取影像的內部幾何定位精度，達到相機內檢校的目的。
[0006]本發明的技術方案是:一種線陣推掃式相機在軌光學畸變參數標定方法，包括下列步驟:
[0007]1)在待檢校影像I1、控制影像I2上利用控制點自動匹配算法，採集控制點信息，所述的控制點信息為T個匹配控制點對{Pixln，PixI2J，其中i=l，2，3，…，T);採用格網篩選策略，使匹配控制點對在待檢校影像區域內均勻分布；記錄每一個控制點對(PixIli,PixI2J的待檢校影像坐標(i，j )以及對應控制影像特徵點在WGS84坐標系下的三維位置坐標(lat, 1n, height)；
[0008]2)獲取各控制點處的相機內方位元素以及輔助數據，所述的輔助數據包括衛星的軌道、姿態、行時；建立各控制點處的嚴格成像模型
【權利要求】
1.一種線陣推掃式相機在軌光學畸變參數標定方法，其特徵在於包括下列步驟: 1)在待檢校影像I1、控制影像I2上利用控制點自動匹配算法，採集控制點信息，所述的控制點信息為T個匹配控制點對{Pixln，PixI2J，其中i=l，2，3，…，T);採用格網篩選策略，使匹配控制點對在待檢校影像區域內均勻分布；記錄每一個控制點對{Pixln, PixI2J的待檢校影像坐標(i，j)以及對應控制影像特徵點在WGS84坐標系下的三維位置坐標(lat, 1n, height)； 2)獲取各控制點處的相機內方位元素以及輔助數據，所述的輔助數據包括衛星的軌道、姿態、行時；建立各控制點處的嚴格成像模型
2.根據權利要求1所述的一種線陣推掃式相機在軌光學畸變參數標定方法，其特徵在於:步驟I)中採集控制點信息的具體方法為: 11)基於SIFT算法對待檢校原始圖像I1進行特徵點提取，得到M個特徵點PixIli(i=l，2，3，…，M)，M為正整數；記錄各特徵點的SIFT特徵向量； 12)基於SIFT算法對高精度控制影像I2進行特徵點提取，得到N個特徵點PixI2i(i=l，2，3，…，N)，N為正整數；記錄各特徵點處的SIFT特徵向量； 13)採用歐式距離作為相似性度量準則對兩幅影像的特徵點進行匹配，得到T個匹配控制點對(PixIli, PixI2J (i=l，2，3，…，T)。
3.根據權利要求1所述的一種線陣推掃式相機在軌光學畸變參數標定方法，其特徵在於:步驟2)中建立各控制點處的嚴格成像模型的具體方法為: 21)根據控制點對{Pixln，PixI2J的圖像坐標(i，j)，獲取其對應的行時； 22)利用拉格朗日插值算法插值計算控制點對{Pixln，PixI2J對應行時的軌道位置(PX, PY, PZ, VX, VY, VZ)； 23)對衛星下傳的姿態四元數進行坐標系轉換處理，利用拉格朗日算法插值計算控制點對{Pixln，PixI2J對應行時時刻處相機相對於軌道坐標系的三軸姿態角(Roll，Pitch,Yaw)； 24) 根據步驟21)-步驟23)得到的結果，建立控制點處的嚴格成像模型，針對線陣推掃成像相機某一時刻獲取的圖像上的某一點，構建遙感影像的嚴格成像模型。
【文檔編號】G03B43/00GK103673995SQ201310629647
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月29日 優先權日:2013年11月29日
【發明者】馬靈霞, 郝勝勇, 王劍, 鄒同元, 丁火平, 馬狄, 郭翠翠, 張蕎, 紀強, 李寶明 申請人:航天恆星科技有限公司