大側(cè)擺線陣ccd遙感圖像對地定位的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種大側(cè)擺線陣CCD遙感圖像對地定位的方法。該方法包括：步驟A：在待定位的線陣CCD遙感圖像中選擇至少三個定位點；步驟B：對于每一個定位點，由衛(wèi)星的側(cè)擺角度Ω對該定位點的橫向坐標進行補償修正；步驟C：對于每一定位點，由地球橢球參數(shù)和平均高程計算該定位點在地球參考系中的高程hcor；步驟D：對于每一定位點，計算該定位點在地球參考坐標系對應(yīng)的地面平面位置(X，Y)；以及步驟E：由至少三個定位點在地球參考坐標系對應(yīng)的地面平面位置對整幅線陣CCD遙感圖像進行校正。本發(fā)明根據(jù)衛(wèi)星的側(cè)擺角對線陣CCD遙感圖像的像方坐標進行了校正和補償，確保了衛(wèi)星側(cè)擺時圖像橫向坐標的幾何關(guān)系得到嚴密保持。
【專利說明】大側(cè)擺線陣CCD遙感圖像對地定位的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星遙感圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種大側(cè)擺線陣C⑶遙感圖像對地定位的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于衛(wèi)星遙感圖像在國民經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)揮了巨大的作用，使得衛(wèi)星遙感得到了快速發(fā)展。隨著應(yīng)用需求的推進，能夠向飛行兩側(cè)進行大側(cè)擺的衛(wèi)星遙感圖像具有十分靈活的數(shù)據(jù)獲取模式，在應(yīng)急減災(zāi)等發(fā)面發(fā)揮獨特的作用。但是由于大側(cè)擺遙感衛(wèi)星采用了能對飛行旁向進行大角度的側(cè)擺，給遙感圖像的定位帶來了一定的困難。此處，大側(cè)擺是指的是能夠向飛行方向兩側(cè)擺動角度大于20度以上。
[0003]目前國內(nèi)外在遙感圖像定位積累了豐富的技術(shù)，但在大側(cè)擺情況下的遙感圖像定位的研究成果報道極少，而研究比較多的常規(guī)不側(cè)擺時的遙感圖像定位以及側(cè)擺對遙感的影響。
[0004]通用的衛(wèi)星遙感圖像對地定位方法以視向量方法為多，主要涉及衛(wèi)星和目標構(gòu)成的視線方向不同坐標系的變換和旋轉(zhuǎn)。如盛夏利用衛(wèi)星指向目標點的向量在不同坐標系中的轉(zhuǎn)換和目標點在不同坐標系中的轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)圖像的定位(盛夏，靜止氣象衛(wèi)星圖像精確定位技術(shù)研究，遙感信息，2003年3期)。蘇文博等人針對SP0T-5在確定攝影方向線的基礎(chǔ)上提出基于嚴密幾何成像模型的定位方法(蘇文博、范大昭、唐新明，SP0T-5無控制和基于嚴密成像模型定位的研究，測繪與空間地理信息，第32卷第5期，2009年)。
[0005]而研究衛(wèi)星側(cè)擺對遙感的影響也有一些研究成果。如張伍分析了影響線陣成像遙感衛(wèi)星圖像定位精度的各種誤差源，給出了圖像定位精度的分析和設(shè)計方法，也分析了側(cè)擺成像條件下高程和目標斜距的不確定性對圖像定位精度的影響(張伍、陸春玲，線陣成像遙感衛(wèi)星圖像定位精度分析與設(shè)計航天器工程，第16卷第2期，2007年3月)。而陳紹龍則從空間相機像移補償?shù)慕嵌瘸霭l(fā)，建立了衛(wèi)星遙感中偏流角和速高比的概念，給出衛(wèi)星在星下點、側(cè)擺、俯仰攝影模式下偏流角和速高比的計算公式(陳紹龍，側(cè)擺攝影偏流角和速高比的計算模型，航天器工程，第19卷第I期，2010年I月)。李廣澤等人根據(jù)寬覆蓋相機的特性，分析了其側(cè)擺成像的幾何關(guān)系，建立了地面物點到相機像面的空間坐標變換關(guān)系，推導(dǎo)了基于圓地球模型的相機側(cè)擺像移速度計算公式及對圖像質(zhì)量的影響(李廣澤、孔德柱、劉金國，寬覆蓋型光學(xué)遙感相機側(cè)擺像移速度計算，中國光學(xué)，第6卷5期，2013年10月)
[0006]目前已有的衛(wèi)星圖像定位方法缺乏對衛(wèi)星側(cè)擺因素的處理，而分析側(cè)擺的影響中又將地球簡化為理想的圓球模型，從而造成了衛(wèi)星圖像定位精度較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007](一 )要解決的技術(shù)問題
[0008]鑒于上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種大側(cè)擺線陣C⑶遙感圖像對地定位的方法，以提高衛(wèi)星定位的精度。
[0009]( 二)技術(shù)方案
[0010]本發(fā)明大側(cè)擺線陣C⑶遙感圖像對地定位的方法包括:步驟A:在待定位的線陣C⑶遙感圖像中選擇至少三個定位點，該三個定位點不在同一直線上；步驟B:對于線陣CCD遙感圖像中的每一個定位點，由衛(wèi)星的側(cè)擺角度Ω對該定位點的橫向坐標進行補償修正，得到補償修正后的橫向坐標值;步驟C:對于線陣CXD遙感圖像中的每一定位點，由地球橢球參數(shù)和平均高程計算該定位點在地球參考系中的高程h.;步驟D:對于線陣CCD遙感圖像中的每一定位點，由該定位點修正后的橫向坐標和在地球參考系下的高程h.計算該定位點在地球參考坐標系對應(yīng)的地面平面位置(X，Y);以及步驟E:由至少三個定位點在地球參考坐標系對應(yīng)的地面平面位置對整幅線陣CXD遙感圖像進行校正，完成大側(cè)擺線陣CXD遙感圖像的對地定位。
[0011](三)有益效果
[0012]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明大側(cè)擺線陣C⑶遙感圖像對地定位的方法具有以下有益效果:
[0013](I)根據(jù)衛(wèi)星的側(cè)擺角對線陣C⑶遙感圖像的像方坐標進行了嚴密的校正和補償，確保了衛(wèi)星側(cè)擺時圖像橫向坐標的幾何關(guān)系得到嚴密保持；
[0014](2)對衛(wèi)星側(cè)擺時由于地球是橢球而引起的直角參考坐標系中高度方向的變化進行了嚴密修正，確保了衛(wèi)星側(cè)擺時地球曲率影響得到了有效補償。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例大側(cè)擺線陣CXD遙感圖像對地定位方法的流程圖；
[0016]圖2為側(cè)擺時線陣CXD遙感圖像橫向坐標的變化示意圖；
[0017]圖3側(cè)擺時地球曲率對高度的影響幾何示意圖；
[0018]圖4為KZ衛(wèi)星在側(cè)擺33度時獲取的CXD遙感圖像；
[0019]圖5為利用圖1所不方法對圖4所不(XD遙感圖像進行定位后的效果圖。
【具體實施方式】
[0020]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。需要說明的是，在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號。附圖中未繪示或描述的實現(xiàn)方式，為所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中普通技術(shù)人員所知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但應(yīng)了解，參數(shù)無需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計約束內(nèi)近似于相應(yīng)的值。實施例中提到的方向用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明并非用來限制本發(fā)明的保護范圍。
[0021]本發(fā)明大側(cè)擺線陣CXD遙感圖像對地定位的方法，處理了衛(wèi)星側(cè)擺對線陣CXD遙感圖像本身成像幾何的影響，同時處理了側(cè)擺對地球參考系中高程和地球曲率的影響，從而提高了衛(wèi)星圖像定位的精度。
[0022]在本發(fā)明的一個示例性實施例中，提供了一種大側(cè)擺線陣CXD遙感圖像對地定位的方法。圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例大側(cè)擺線陣CCD遙感圖像對地定位方法的流程。如圖1所示，本實施例大側(cè)擺線陣CCD遙感圖像對地定位的方法包括:
[0023]步驟A:在待定位的線陣CXD遙感圖像中選擇至少三個定位點，該三個定位點不在同一直線上；
[0024]一般情況下，選擇線陣CCD遙感圖像的四個角點作為定位點，而在計算資源允許的情況下，也可以在線陣CCD遙感圖像中選擇多于四個點作為定位點，但前提是，被選擇的定位點中至少應(yīng)有三個不在同一直線上。
[0025]步驟B:對于線陣CXD遙感圖像中的每一個定位點，利用如下公式，由衛(wèi)星的側(cè)擺角度Ω對該定位點的橫向坐標進行補償修正:
【權(quán)利要求】
1.一種大側(cè)擺線陣CCD遙感圖像對地定位的方法，其特征在于，包括: 步驟A:在待定位的線陣CXD遙感圖像中選擇至少三個定位點，該三個定位點不在同一直線上； 步驟B:對于線陣CXD遙感圖像中的每一個定位點，由衛(wèi)星的側(cè)擺角度Ω對該定位點的橫向坐標進行補償修正，得到補償修正后的橫向坐標值I撤; 步驟C:對于線陣CCD遙感圖像中的每一定位點，由地球橢球參數(shù)和平均高程計算該定位點在地球參考系中的高程h.； 步驟D:對于線陣CXD遙感圖像中的每一定位點，由該定位點修正后的橫向坐標y_和在地球參考系下的高程h.計算該定位點在地球參考坐標系對應(yīng)的地面平面位置(X，Y)；以及 步驟E:由所述至少三個定位點在地球參考坐標系對應(yīng)的地面平面位置對整幅線陣CXD遙感圖像進行校正，完成大側(cè)擺線陣CXD遙感圖像的對地定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟B中，利用如下公式，由衛(wèi)星的側(cè)擺角度Ω對該定位點的橫向坐標進行補償修正:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟C中，利用如下公式，由地球橢球參數(shù)和平均高程計算該定位點在地球參考系中的高程h.:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟D中，利用如下公式，由該定位點修正后的橫向坐標I卿和在地球參考系下的高程h.計算該定位點在地球參考坐標系對應(yīng)的地面平面位置(X，Y):
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，所述步驟A中選擇待定位的線陣CXD遙感圖像的四個角點作為定位點。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，所述大側(cè)擺是獲取線陣CCD遙感圖像的衛(wèi)星向飛行 方向兩側(cè)擺動的角度大于20度以上。
【文檔編號】G01C11/00GK104019800SQ201410256931
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月11日
【發(fā)明者】尤紅建 申請人:中國科學(xué)院電子學(xué)研究所