一种影像外方位元素在不同坐标系间高精度转换方法技术

本发明专利技术涉及一种影像外方位元素在不同坐标系间高精度转换方法。通过构建空间格网面，用原始坐标系下的方位元素和虚拟影像上的像点求出其在不同深度格网面上的对应像点的三维空间坐标，作为虚拟控制点，然后将虚拟控制点通过严密的坐标转换模型至目标坐标系下，接着使用坐标转换法求出外方位元素在目标坐标系下的初值，最后根据共线条件方程建立方程和后方交会原理解求转换后的外方位元素。本发明专利技术避免了基准比例变形和地图投影带来的场景扭曲问题，解决了外方位元素在不同坐标系下的高精度转换问题。精度转换问题。精度转换问题。

【技术实现步骤摘要】
一种影像外方位元素在不同坐标系间高精度转换方法


[0001]本专利技术属于遥感测绘
，特别是涉及一种影像外方位元素在不同坐标系间高精度转换方法。

技术介绍

[0002]在摄影测量数据处理流程中，传感器定向和场景恢复是实现对地目标定位的两个重要阶段。传感器定向的任务是恢复成像时传感器的外方位元素，即位置(外方位线元素)和姿态(外方位角元素)数据；场景恢复的目标是利用外方位元素和观测值计算得到地面点的物方坐标。然而，根据测绘生产的需求的不同，其所采用的椭球基准往往也不同，带来了场景在不同坐标系下的转换问题。特别是在我国，现在主推国家2000坐标系，如何将以前在北京84、西安80坐标系下的历史测绘成果转到国家2000坐标系下就是一个重要的问题。不同的物方坐标系不仅带来了复杂的坐标系转换问题，同时，也会对场景恢复和对地目标定位结果产生相当大的影响。
[0003]在场景恢复过程中，点位置信息在不同坐标系中的转换已经是大地测量学中的一个标准问题，主要包括大地坐标与地心坐标的转换、基准转换和地图投影等步骤，涉及的计算过程是理论严格的，但只能逐点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种影像外方位元素在不同坐标系间高精度转换方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，将外方位线元素转换至目标坐标系下；步骤2，按一定的间隔建立空间格网面，根据严格成像几何模型获得虚拟控制点；步骤3，将所获得虚拟控制点逐点转换至目标坐标系下；步骤4，通过坐标转换法计算角元素在目标坐标系下的初值；步骤5，在目标坐标系下，利用所求的外方位元素初值，虚拟控制点，基于共线条件的严格成像几何模型解算出目标坐标系下的姿态参数。2.如权利要求1所述的一种影像外方位元素在不同坐标系间高精度转换方法，其特征在于：所述步骤1具体过程为：步骤1.1，在原坐标系大地基准下，将外方位线元素坐标从投影坐标系按照原投影方式的反变换转换至大地坐标系下；步骤1.2，将大地坐标转换至空间直角坐标系中；步骤1.3，使用七参数转换法将原坐标系大地基准下的空间直角坐标转换到目标坐标系大地基准下；步骤1.4，在目标坐标系大地基准下，将空间直角坐标转为大地坐标；步骤1.5，根据投影方式将大地坐标系下的坐标转换至投影坐标系下从而完成线元素的转换。3.如权利要求2所述的一种影像外方位元素在不同坐标系间高精度转换方法，其特征在于：步骤1.2中，将大地坐标转换至空间直角坐标系的转换公式为：式中，T
e
是外方位线元素在空间直角坐标系下的坐标；e为原坐标系所采用的基准椭球的第一偏心率，N为卯酉圈曲率半径；(B，L，H)为线元素的大地坐标，B，L，H分别表示纬度，经度，高程。4.如权利要求3所述的一种影像外方位元素在不同坐标系间高精度转换方法，其特征在于：七参数转换法的具体实现方式如下；设两空间直角坐标系间有7个转换参数：3个平移参数(Δx Δy Δz)、3个旋转参数(ε
x ε
y ε
z
)和一个尺度参数k，则由原空间直角坐标系转换到目标空间直角坐标系的计算公式可以表示为：式中，T
e
′
是转换至目标坐标系大地基准下的空间直角坐标。5.如权利要求4所述的一种影像外方位元素在不同坐标系间高精度转换方法，其特征在于：步骤1.4中将空间直角坐标转为大地坐标的计算公式为：
e
′2＝(a2‑
b2)/a2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)式中，是目标坐标系大地基准下的大地坐标，(B
′
,L
′
,H
′
)分别代表该基准下的纬度，经度，高程；(X,Y,Z)为步骤1.3中T
e
′
的坐标，e
′
和N
′
为分别为目标坐标系所采用的基准椭球的第一偏心率和卯酉圈曲率半径，a为参考椭球的赤道半径，b为参考椭球的极轴半径，由于式(3)中等式左右两边均有大地纬度B
′
，因此B
′
需要根据式(3)
‑
式(5)迭代求解。6.如权利要求5所述的一种影像外方位元素在不同坐标系间高精度转换方法，其特征在于：步骤1.5线元素的转换公式如下；式中，O
p

【专利技术属性】
技术研发人员：段延松，周琪，陶鹏杰，柯涛，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：