星載擺掃成像幾何校正方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種星載擺掃成像幾何校正方 法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 衛(wèi)星遙感可見光線陣成像載荷，主要有沿飛行方向推掃和垂直飛行方向的擺掃兩 種成像方式。其中，紅外相機(jī)多采用擺掃成像的方式，例如我國的CBERS系列衛(wèi)星、HJ1B等衛(wèi) 星的紅外載荷都是采用擺掃成像方式進(jìn)行圖像采集的。為了實(shí)現(xiàn)對圖像的高精度的幾何校 正，特別是在數(shù)據(jù)分辨率提高的情況下，對數(shù)據(jù)的幾何定位精度要求也越來越高，在全球 SRTM(Shuttle Radar Topography Mission)等DEM(數(shù)字高清模型）數(shù)據(jù)的支持下，通過高 精度幾何校正模型的構(gòu)建，處理出高精度的數(shù)據(jù)成為可能。
[0003] 如何實(shí)現(xiàn)擺掃衛(wèi)星載荷數(shù)據(jù)高精度幾何定位，已經(jīng)成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決 的技術(shù)問題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種星載擺掃成像幾何校正方法和裝置，用于實(shí)現(xiàn)擺掃衛(wèi) 星載荷數(shù)據(jù)高精度幾何定位。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案：
[0006] -種星載擺掃成像幾何校正方法，應(yīng)用于衛(wèi)星圖像處理系統(tǒng)中，包括：
[0007] 建立每次擺掃成像過程中每個(gè)掃描條帶中每個(gè)探元對應(yīng)的像元的嚴(yán)格成像模型；
[0008] 依據(jù)所述嚴(yán)格成像模型建立每個(gè)掃描條帶圖像從物方到像方的RPC參數(shù)；
[0009] 采用所述嚴(yán)格成像模型計(jì)算得到輸入圖像的四個(gè)角點(diǎn)的經(jīng)煒度，依據(jù)投影和分辨 率計(jì)算得到輸出圖像的大小，建立所述輸出圖像的行列號映射到經(jīng)煒度的第一計(jì)算模型、 輸出圖像的行列號轉(zhuǎn)換到輸入圖像的行列號的第二計(jì)算模型；
[0010]計(jì)算得到輸出圖像的每個(gè)像元的經(jīng)煒度和高程；
[0011] 利用所述第二計(jì)算模型對所述經(jīng)煒度和高程進(jìn)行計(jì)算得到與所述輸出圖像的每 個(gè)像元對應(yīng)的輸入圖像中的行列號初值；
[0012] 根據(jù)所述行列號初值中的行號，得到與所述行列號初值對應(yīng)的第一掃描條帶號；
[0013] 獲取與所述第一掃描條帶號對應(yīng)的掃描條帶的第一 RPC參數(shù)，依據(jù)所述第一 RPC參 數(shù)計(jì)算所述行列號初值對應(yīng)的輸入圖像中的第一行列號；
[0014] 判斷所述第一行列號是否包含于所述第一掃描條帶號對應(yīng)的掃描條帶的掃描帶 數(shù)據(jù)內(nèi)，如果是，對所述第一行列號進(jìn)行位置和圖像灰度的重采樣，將重采樣結(jié)果賦值給輸 出圖像對應(yīng)的行列號，否則，選擇與所述第一掃描條帶號相鄰的第二掃描條帶號對應(yīng)的掃 描條帶的第二RPC參數(shù)，依據(jù)所述第二RPC參數(shù)計(jì)算所述行列號初值對應(yīng)的輸入圖像中的第 二行列號，判斷所述第二行列號是否包含于所述第二RPC參數(shù)對應(yīng)的掃描條帶的掃描帶數(shù) 據(jù)內(nèi)，如果是，對所述第二行列號進(jìn)行位置和圖像灰度的重采樣，將重采樣結(jié)果賦值給輸出 圖像對應(yīng)的行列號。
[0015] 優(yōu)選的，上述星載擺掃成像幾何校正方法中，所述建立每個(gè)像元處的嚴(yán)格成像模 型，包括：
[0016] 利用衛(wèi)星下傳的輔助數(shù)據(jù)已經(jīng)標(biāo)定后的相機(jī)數(shù)據(jù)，由像元的初始光軸矢量方向出 發(fā)，依次經(jīng)相機(jī)坐標(biāo)系、軌道坐標(biāo)系、J2000.0坐標(biāo)系和WGS84坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換后，建立每次擺掃 成像過程中每個(gè)掃描條帶中每個(gè)探元對應(yīng)的像元的嚴(yán)格成像模型。
[0017]優(yōu)選的，上述星載擺掃成像幾何校正方法中，判斷所述第二行列號不包含于所述 第二RPC參數(shù)對應(yīng)的掃描條帶的掃描帶數(shù)據(jù)內(nèi)，還包括：
[0018] 分別依據(jù)所述第一和第二RPC參數(shù)進(jìn)行位置和圖像灰度的重采樣，將重采樣結(jié)果 進(jìn)行加權(quán)，將加權(quán)后的重采樣結(jié)果賦值給輸出圖像。
[0019] 優(yōu)選的，上述星載擺掃成像幾何校正方法中，所述計(jì)算得到輸出圖像的每個(gè)像元 的經(jīng)煒度和高程，包括：
[0020] 依據(jù)輸出圖像的起始坐標(biāo)和分辨率，計(jì)算每個(gè)像元對應(yīng)的投影坐標(biāo)，利用反投影 計(jì)算每個(gè)像元對應(yīng)的經(jīng)煒度，根據(jù)計(jì)算得到經(jīng)煒度由DEM數(shù)據(jù)文件中獲取每個(gè)像元對應(yīng)的 高程。
[0021] 優(yōu)選的，上述星載擺掃成像幾何校正方法中，所述嚴(yán)格成像模型的表現(xiàn)形式為：
[0022]
[0023] 其中，所述[Xs，Ys，Zs]為衛(wèi)星在協(xié)議地心坐標(biāo)系中的位置，所述[Xg，Yg，Zg]為像元 對應(yīng)的地面目標(biāo)點(diǎn)在協(xié)議地心坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，所述ps iX為圖像對應(yīng)的相機(jī)像元主光軸單 位矢量，所述psiY為衛(wèi)星本體坐標(biāo)系X軸、Y軸的夾角，所述u為比例因子，所述Mo為衛(wèi)星本體 坐標(biāo)系相對于相機(jī)的安裝矩陣，所述仏為衛(wèi)星至軌道坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)矩陣，所述…為軌道至 J2000.0坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)矩陣，所述M3為J2000.0坐標(biāo)系至WGS84坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)矩陣。
[0024] 一種星載擺掃成像幾何校正裝置，應(yīng)用于衛(wèi)星圖像處理系統(tǒng)中，包括：
[0025] 模型生成單元，用于建立每次擺掃成像過程中每個(gè)掃描條帶中每個(gè)探元對應(yīng)的像 元的嚴(yán)格成像模型；
[0026] RPC參數(shù)生成單元，用于依據(jù)所述嚴(yán)格成像模型建立每個(gè)掃描條帶圖像從物方到 像方的RPC參數(shù)；
[0027]第一處理單元，用于采用所述嚴(yán)格成像模型計(jì)算得到輸入圖像的四個(gè)角點(diǎn)的經(jīng)煒 度，依據(jù)投影和分辨率計(jì)算得到輸出圖像的大小，建立所述輸出圖像的行列號映射到經(jīng)煒 度的第一計(jì)算模型、輸出圖像的行列號轉(zhuǎn)換到輸入圖像的行列號的第二計(jì)算模型；
[0028] 坐標(biāo)計(jì)算單元，用于計(jì)算得到輸出圖像的每個(gè)像元的經(jīng)煒度和高程；
[0029] 初值計(jì)算單元，用于利用所述第二計(jì)算模型對所述經(jīng)煒度和高程進(jìn)行計(jì)算得到與 所述輸出圖像的每個(gè)像元對應(yīng)的輸入圖像中的行列號初值；
[0030] 掃描條帶號獲取單元，用于根據(jù)所述行列號初值中的行號，得到與所述行列號初 值對應(yīng)的第一掃描條帶號；
[0031] 行列號計(jì)算單元，用于獲取與所述第一掃描條帶號對應(yīng)的掃描條帶的第一 RPC參 數(shù)，依據(jù)所述第一 RPC參數(shù)計(jì)算所述行列號初值對應(yīng)的輸入圖像中的第一行列號；
[0032]第二處理單元，用于判斷所述第一行列號是否包含于所述第一掃描條帶號對應(yīng)的 掃描條帶的掃描帶數(shù)據(jù)內(nèi)，如果是，對所述第一行列號進(jìn)行位置和圖像灰度的重采樣，將重 采樣結(jié)果賦值給輸出圖像對應(yīng)的行列號，否則，選擇與所述第一掃描條帶號相鄰的第二掃 描條帶號對應(yīng)的掃描條帶的第二RPC參數(shù)，依據(jù)所述第二RPC參數(shù)計(jì)算所述行列號初值對應(yīng) 的輸入圖像中的第二行列號，判斷所述第二行列號是否包含于所述第二RPC參數(shù)對應(yīng)的掃 描條帶的掃描帶數(shù)據(jù)內(nèi)，如果是，對所述第二行列號進(jìn)行位置和圖像灰度的重采樣，將重采 樣結(jié)果賦值給輸出圖像對應(yīng)的行列號。
[0033]優(yōu)選的，上述星載擺掃成像幾何校正裝置中，所述模型生成單元，包括：
[0034]子模型生成單元，用于利用衛(wèi)星下傳的輔助數(shù)據(jù)已經(jīng)標(biāo)定后的相機(jī)數(shù)據(jù)，由像元 的初始光軸矢量方向出發(fā)，依次經(jīng)相機(jī)坐標(biāo)系、軌道坐標(biāo)系、J2000.0坐標(biāo)系和WGS84坐標(biāo)系 轉(zhuǎn)換后，建立每次擺掃成像過程中每個(gè)掃描條帶中每個(gè)探元對應(yīng)的像元的嚴(yán)格成像模型。 [0035] 優(yōu)選的，上述星載擺掃成像幾何校正裝置中，所述第二處理單元，還包括：
[0036]第一子處理單元，用于當(dāng)判斷所述第二行列號不包含于所述第二RPC參數(shù)對應(yīng)的 掃描條帶的掃描帶數(shù)據(jù)內(nèi)時(shí)，分別依據(jù)所述第一和第二RPC參數(shù)進(jìn)行位置和圖像灰度的重 采樣，將重采樣結(jié)果進(jìn)行加權(quán)，將加權(quán)后的重采樣結(jié)果賦值給輸出圖像。
[0037]優(yōu)選的，上述星載擺掃成像幾何校正裝置中，所述坐標(biāo)計(jì)算單元，包括：
[0038]子坐標(biāo)計(jì)算單元，用于依據(jù)輸出圖像的起始坐標(biāo)和分辨率，計(jì)算每個(gè)像元對應(yīng)的 投影坐標(biāo)，利用反投影計(jì)算每個(gè)像元對應(yīng)的經(jīng)煒度，根據(jù)計(jì)算得到經(jīng)煒度由DEM數(shù)據(jù)文件中 獲取每個(gè)像兀對應(yīng)的尚程。
[0039]優(yōu)選的，上述星載擺掃成像幾何校正裝置中，所述嚴(yán)格成像模型的表現(xiàn)形式為： [0040]
[0041 ] 其中，所述[Xs，Ys，Zs]為衛(wèi)星在協(xié)議地心坐標(biāo)系中的位置，所述[Xg，Yg，Zg]為像元 對應(yīng)的地面目標(biāo)點(diǎn)在協(xié)議地心坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，所述ps iX為圖像對應(yīng)的相機(jī)像元主光軸單 位矢量，所述psiY為衛(wèi)星本體坐標(biāo)系X軸、Y軸的夾角，所述u為比例因子，所述Mo為衛(wèi)星本體 坐標(biāo)系相對于相機(jī)的安裝矩陣，所述仏為衛(wèi)星至軌道坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)矩陣，所述…為軌道至 J2000.0坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)矩陣，所述M3為J2000.0坐標(biāo)系至WGS84坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)矩陣。
[0042]通過以上方案可知，本發(fā)明實(shí)施例提供的星載擺掃成像幾何校正方法和裝置，通 過基于每個(gè)掃描條帶周期內(nèi)數(shù)據(jù)分別構(gòu)建嚴(yán)格成像模型的方法，建立每個(gè)掃描帶內(nèi)數(shù)