一种视频卫星面阵相机的几何定标方法技术

本发明专利技术涉及视频卫星的面阵相机几何定标方法，包括如下步骤，步骤1，利用视频卫星的内方位元素、姿态轨道、扫描帧时和视频影像对应区域的高精度数字高程模型DEM构建严密几何成像模型，对视频卫星影像对应的高精度数字正射影像DOM进行重投影，生成一副与视频卫星影像相同大小的模拟影像；步骤2，针对视频卫星影像与模拟影像，采用相位相关与最小二乘相结合的高精度配准算法进行分块配准，获取控制点；步骤3，结合严密几何成像模型，并利用配准控制点解求外定标参数；步骤4，将解求得到的外定标参数引入严密成像几何模型，利用控制点解求面阵相机畸变模型，获得内定标参数。本发明专利技术可以广泛应用于视频卫星面阵相机的几何定标中。

A geometric calibration method for video satellite array camera

The present invention relates to a calibration method of satellite video camera geometry, which comprises the following steps: Step 1, high precision digital elevation model DEM interior orientation elements and the attitude of the satellite orbit, the use of video and video image frame scanning area corresponding to the construction of rigorous geometric imaging model, high precision digital video corresponding to satellite image orthophoto DOM image re projection, a simulation image generation and video images of the same size; step 2, for video satellite images and simulated images, high precision registration algorithm using phase correlation and least squares combined block registration, access control point; step 3, combined with the rigorous geometric imaging model, and use the registration control point solutions for external calibration parameters; step 4, the solution of the external calibration parameters into the strict imaging geometry model, control points by solution phase array The internal model parameters are obtained by machine distortion model. The invention can be widely applied to the geometric calibration of a video satellite array camera.

【技术实现步骤摘要】
一种视频卫星面阵相机的几何定标方法
本专利技术涉及一种相机的几何定标方法，特别是关于视频卫星的面阵相机几何定标方法。
技术介绍
经过30多年的发展,我国航天技术取得了巨大进步,已形成资源、气象、海洋、环境、国防系列等构成的对地观测遥感卫星体系。特别是在“高分辨率对地观测系统”国家科技重大专项建设的推动下,通过在平台传感器研制、多星组网、地面数据处理等方面的创新,我国遥感卫星的空间分辨率、时间分辨率、数据质量大幅提升,为我国现代农业、防灾减灾、资源环境、公共安全等重要领域提供了信息服务和决策支持。随着遥感应用的深入,应用需求已从定期的静态普查向实时动态监测方向发展,利用卫星对全球热点区域和目标进行持续监测,获取动态信息已经成为迫切需求。由于视频卫星可获得一定时间范围内目标的时序影像,具备了对运动目标的持续监视能力,视频卫星成像技术已成为遥感卫星发展的一大热点。卫星在发射过程受到应力释放的影响，在轨运行后温热等物理环境变化剧烈，这些因素都会使卫星成像几何参数发生变化，如相机安装矩阵、相机主点主距等，最终降低卫星几何定位精度。高精度几何定标是保障卫星几何质量的关键技术。视频卫星的成像幅宽相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种视频卫星面阵相机的几何定标方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，利用视频卫星的内方位元素、姿态轨道、扫描帧时和视频影像对应区域的高精度数字高程模型DEM构建严密几何成像模型，对视频卫星影像对应的高精度数字正射影像DOM进行重投影，生成一副与视频卫星影像相同大小的模拟影像，其中，DOM与DEM数据几何定标场通过航空摄影测量的方式获得；步骤2，针对视频卫星影像与模拟影像，采用相位相关与最小二乘相结合的高精度配准算法进行分块配准，获取控制点；步骤3，结合严密几何成像模型，并利用配准控制点解求外定标参数；步骤4，将解求得到的外定标参数引入严密成像几何模型，利用控制点解求面阵相机畸变模型，获得内定...

【技术特征摘要】
1.一种视频卫星面阵相机的几何定标方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，利用视频卫星的内方位元素、姿态轨道、扫描帧时和视频影像对应区域的高精度数字高程模型DEM构建严密几何成像模型，对视频卫星影像对应的高精度数字正射影像DOM进行重投影，生成一副与视频卫星影像相同大小的模拟影像，其中，DOM与DEM数据几何定标场通过航空摄影测量的方式获得；步骤2，针对视频卫星影像与模拟影像，采用相位相关与最小二乘相结合的高精度配准算法进行分块配准，获取控制点；步骤3，结合严密几何成像模型，并利用配准控制点解求外定标参数；步骤4，将解求得到的外定标参数引入严密成像几何模型，利用控制点解求面阵相机畸变模型，获得内定标参数。2.如权利要求1所述的一种视频卫星面阵相机的几何定标方法，其特征在于：所述步骤1包括以下子步骤，步骤1.1，利用卫星发射前测量的相机内方位元素，视频卫星的姿态轨道、扫描帧时，结合高精度DEM数据，构建严密几何成像模型如下，式中，为像点对应的地物点在WGS84坐标系下的地面坐标，为成像时刻卫星在WGS84坐标系下的坐标，为成像时刻J2000坐标系与WGS84坐标系的转换矩阵，为成像时刻卫星本体坐标系与J2000坐标系的转换矩阵，RU为外定标参数，为相机坐标系与卫星本体坐标系的转换矩阵，m为成像比例，表示WGS84坐标系与相机坐标系间尺度的比例系数，为像点在相机坐标系下的坐标，其中(x,y)为视频卫星影像任意像点的像空间坐标，(x0,y0)为主点，f为主距，(Δx,Δy)为相机畸变；步骤1.2，将模拟影像上的任一个像素，通过步骤1.1构建的严密几何成像模型对应关系求解像素对应的地面坐标，并按地图投影转换公式将地面坐标转换到高精度DOM的投影坐标系下；步骤1.3，获取模拟影像上的像素在高精度DOM上的定位，对该像素进行灰度重采样，得到模拟影像像素灰度；步骤1.4，重复步骤1.1—1.3，直至生成一幅与检校的视频卫星影像相同大小的模拟影像。3.如权利要求2所述的一种视频卫星面阵相机的几何定标方法，其特征在于：所述步骤3中结合严密几何成像模型，并利用配准控制点解求外定标参数的实施方式如下，记外定标参数式中a1,a2,a3,b1,b2,b3,c1,c2,c3，表示外定标参数RU的9个元素，为视频卫星姿态的俯仰角，ω为滚动角，κ为偏航角；严密几何成像模型可变换为，记展开有，构建观测方程，

【专利技术属性】
技术研发人员：张过，蒋永华，汪韬阳，沈欣，崔子豪，徐凯，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42