一种基于偏航成像的图像内部几何误差校正方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种基于偏航成像的图像内部几何误差校正方法和装置，该方法包括：卫星平台偏航角进行90

【技术实现步骤摘要】
一种基于偏航成像的图像内部几何误差校正方法和装置


[0001]本专利技术属于遥感卫星图像处理
，具体涉及一种针对多片拼接探测器所获取的遥感图像进行内部几何误差校正的实现方法和装置。

技术介绍

[0002]卫星图像的几何精度是衡量卫星遥感能力的一项主要指标。随着空间分辨率的不断提高、成像幅宽的不断增大、谱段数量的不断增加，1片探测器往往不能满足要求，目前绝大多数遥感卫星都采用光学拼接或视场拼接的方式将多片探测器进行拼接使用。探测器之间具有拼接误差，光学系统全视场的畸变也会造成多片探测器之间存在内部几何畸变。
[0003]常规的几何校正方法需要高精度地面控制点，需要卫星过境地面几何定标场，工作量大，考虑到天气因素，难以进行高频次的几何校正，急需要一种不依赖地面控制点的在轨图像几何校正方法。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于偏航成像的图像内部几何误差校正方法，可实现不依赖地面控制点的在轨图像几何校正，包括：
[0005]步骤S1：卫星平台偏航角进行90
°
机动后，获取遥感图像；
[0006]步骤S2：通过直线检测方法对图像中的直线进行检测，获取每条直线的起点与终点的像素坐标；
[0007]步骤S3：在偏航图像中检测出每片探测器得到的偏航图像中的所有直线，获取每条直线起点与终点的坐标，通过此坐标计算出每条直线的角度；根据所述所有直线的角度进行拟合，得到某片探测器偏航图像的最佳直线角度值β；
[0008]步骤S4：根据所述某片探测器图像的最佳直线角度值β，可求得探测器拼接的实际位置与理论位置的角度误差β'；
[0009]步骤S5：根据上个步骤求得的探测器拼接的角度误差β'，以其中一片探测器为基准，对图像进行几何校正，得到消除由探测器拼接带来的片间几何误差的图像。
[0010]特别地，所述步骤S2中包括：对图像中的直线进行检测，获取每条直线的起点与终点的像素坐标过程中，直线检测算法可以使用Hough_line直线检测算法或LSD直线检测算法；所述Hough_line直线检测算法包括如下步骤：
[0011]把参数(ρ,θ)量化，设置二维累加矩阵(ρ
i
,θ
i
)并进行初始化；
[0012]对图像空间中的每一个像素点(x,y),通过参数表达式：xcosθ+ysinθ＝ρ映射到参数空间，找到对应的参数位置(ρ,θ)，进行累加N(ρ
i
,θ
i
)+＝1；
[0013]对所有N(ρ
i
,θ
i
)值的大小进行统计，找出N(ρ
i
,θ
i
)>threshold的参数值，threshold是预先设定的阈值；
[0014]参数空间中大于阈值的点所对应的坐标位置，即为检测的直线在原图像中的位置参数；
[0015]所述LSD直线检测算法包括如下步骤：将输入的图像缩小为原来大小的80％；计算图像梯度，对计算出的梯度进行排序；设置梯度阈值，排除梯度小于阈值的点；合并梯度方向近似相同的像素，组成直线支持区域；将由一系列离散的点组成的直线支持区域包裹在一个矩形内，此矩形即为检测的候选直线。
[0016]特别地，所述步骤S3中，获取每条直线起点与终点的坐标，通过此坐标计算出每条直线的角度包括：通过计算公式
[0017][0018]其中，(x1,y1)和(x2,y2)分别是某条直线的起点和终点坐标，α为该直线角度。
[0019]特别地，所述步骤S3中，对所述所有直线的角度进行拟合，得到某片探测器偏航图像的最佳直线角度值β，具体包括：
[0020]将每片探测器的所有直线检测出来，为排除图像中条带噪声的干扰，设置直线角度阈值，直线角度在阈值之外的予以剔除；将每片探测器符合要求的直线通过抗差最小二乘法拟合出一个最佳直线角度；所述抗差最小二乘法权值函数是残差的函数，该残差的函数对正常观测值采取保权处理，对非正常但又可利用的观测值采取降权处理，对于差异过大的粗差使其权值为零；其中，所述抗差最小二乘法计算公式为：
[0021]β＝(A
T
PA)
‑1A
T
Pα
[0022]其中，β为某片探测器偏航图像的最佳直线角度值，A为系数矩阵，P为权值矩阵，α为观测值，即检测出的每条直线的角度；P需要根据每次计算的残差进行重新估计，所述抗差最小二乘法的权值函数包括Huber估计函数、丹麦法函数、IGG法函数、Hampel三截尾估计函数、Andrews正弦估计函数、Tukey双权估计函数。
[0023]特别地，所述步骤S4中，根据所述某片探测器偏航图像的直线角度β，可求得探测器拼接的实际位置与理论位置的角度误差β'，计算公式为：
[0024]β'＝acos(cotβ)。
[0025]特别地，所述步骤S5中，根据求得的探测器拼接的角度误差β'，以其中一片探测器为基准，对图像进行几何校正，得到消除由探测器拼接带来的片间几何误差的图像；计算公式为：
[0026][0027]其中，(x'，y')为校正后的图像坐标，(x，y)为校正前的图像坐标，Δβ'为待校正探测器实际角度与基准探测器实际角度的差。
[0028]本专利技术还提出了一种基于偏航成像的图像内部几何误差校正装置，包括：
[0029]偏航图像获取模块，用于将卫星平台偏航角进行90
°
机动后，获取遥感图像；
[0030]偏航图像直线检测模块，用于通过直线检测方法对图像中的直线进行检测，获取每条直线的起点与终点的像素坐标；
[0031]直线角度拟合模块，用于在偏航图像中检测出每片探测器得到的偏航图像中的所有直线，获取每条直线起点与终点的坐标，通过此坐标计算出每条直线的角度；对所述所有直线的角度进行拟合，得到某片探测器偏航图像的最佳直线角度值β；
[0032]探测器拼接角度求解模块，用于根据所述某片探测器图像的最佳直线角度值β，可
求得探测器拼接的实际位置与理论位置的角度误差β'；
[0033]探测器间拼接误差校正模块，用于根据上个步骤求得的探测器拼接的角度误差β'，以其中一片探测器为基准，对图像进行几何校正，得到消除由探测器拼接带来的片间几何误差的图像。
[0034]有益效果：
[0035]1)、本专利技术中可实现利用在轨偏航的数据进行由多片探测器拼接带来的片间几何误差的校正，不依赖与地面控制点信息，对成像区域无特殊要求，可实现高频次的在轨几何定标。
[0036]2)、本专利技术中直线检测算法精度高，片间几何误差可以得到高精度的校正。
[0037]3)、本专利技术中对偏航图像中检测出的所有直线的角度进行拟合，得到某片探测器偏航图像的最佳直线角度值，过程中可选多种方法进行筛选，保证了直线角度的准确计算。
[0038]4)、本专利技术中根据求得的探测器拼接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于偏航成像的图像内部几何误差校正方法，其特征在于，包括：步骤S1：卫星平台偏航角进行90
°
机动后，获取遥感图像；步骤S2：通过直线检测方法对图像中的直线进行检测，获取每条直线的起点与终点的像素坐标；步骤S3：在偏航图像中检测出每片探测器得到的偏航图像中的所有直线，获取每条直线起点与终点的坐标，通过此坐标计算出每条直线的角度；根据所述每条直线的角度进行拟合，得到某片探测器偏航图像的最佳直线角度值β；步骤S4：根据所述某片探测器图像的最佳直线角度值β，可求得探测器拼接的实际位置与理论位置的角度误差β'；步骤S5：根据上个步骤求得的探测器拼接的所述角度误差β'，以其中一片探测器为基准，对图像进行几何校正，得到消除由探测器拼接带来的片间几何误差的图像。2.如权利要求1所述的基于偏航成像的图像内部几何误差校正方法，其特征在于，所述步骤S2中包括：对图像中的直线进行检测，获取每条直线的起点与终点的像素坐标过程中，直线检测算法可以使用Hough_line直线检测算法或LSD直线检测算法；所述Hough_line直线检测算法包括如下步骤：把参数(ρ,θ)量化，设置二维累加矩阵(ρ
i
,θ
i
)并进行初始化；对图像空间中的每一个像素点(x,y),通过参数表达式：xcosθ+ysinθ＝ρ映射到参数空间，找到对应的参数位置(ρ,θ)，进行累加N(ρ
i
,θ
i
)+＝1；对所有N(ρ
i
,θ
i
)值的大小进行统计，找出N(ρ
i
,θ
i
)>threshold的参数值，threshold是预先设定的阈值；参数空间中大于阈值的点所对应的坐标位置，即为检测的直线在原图像中的位置参数；所述LSD直线检测算法包括如下步骤：将输入的图像缩小为原来大小的80％；计算图像梯度，对计算出的梯度进行排序；设置梯度阈值，排除梯度小于阈值的点；合并梯度方向近似相同的像素，组成直线支持区域；将由一系列离散的点组成的直线支持区域包裹在一个矩形内，此矩形即为检测的候选直线。3.如权利要求1或2所述的基于偏航成像的图像内部几何误差校正方法，其特征在于，所述步骤S3中，获取每条直线起点与终点的坐标，通过此坐标计算出每条直线的角度包括：通过计算公式其中，(x1,y1)和(x2,y2)分别是某条直线的起点和终点坐标，α为该直线角度。4.如权利要求3所述的基于偏航成像的图像内部几何误差校正方法，其特征在于，所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁德印，余婧，张宏宇，雷勇，郭倩蕊，殷延鹤，陈红燕，李何羿，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：