一种面向侧视中分辨率卫星的几何成像构建方法技术

本发明专利技术涉及一种面向侧视中分辨率卫星的几何成像构建方法，包括以下步骤：步骤1，导入卫星影像元数据以及卫星星历数据，确定卫星轨道及姿态拟合方程以及数据链节点的参数初值以及其他参数初值；步骤2，根据基准已包含投影信息的影像元数据自动初步获得图像控制点初值；步骤3，手工设定至少三个控制点，通过灰度匹配的方法自动匹配图像控制点；然后自动提出控制点缺失区域，对缺失区域进行控制点分布改化；步骤4，将完成步骤3的控制点分布改化,并进行坐标变换，并构建卫星的几何成像模型；步骤5，根据步骤1中已经获取的参数初值和步骤4中的卫星的几何成像模型进行模型参数改化迭代解算；步骤6，输出经纠正后的模型结果及精度指标。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于影像处理领域，涉及。
技术介绍
自然灾害发生的时间和地点总是有极大的随机性，随着现代人类社会的进步，快速及时的对自然环境灾害进行响应并提供相应的援助是减少灾害损失的最有效手段，因而对区域性自然灾害的监控变得尤为重要。建立监测体系的核心方式是建立一套反应时间迅速的遥感卫星系统，在成本较低的小卫星星座成为主流发展方向的今天，使用少数几颗大视场角并以侧视观测为成像方式的中分辨率小卫星星座作为环境减灾监控体系的信息获取方式成为既保证响应速度又节省成本的最佳选择。而遥感数据在供使用之前需要赋予一定的地理参考信息，即通过特定的方式对其进行几何处理，几何处理的核心几何成像模型的建立。架设于小卫星上的中分辨率宽视场角侧视观测的线阵传感器采集到的影像有以下几点主要特征扫描范围大，受地球曲率影像严重，由于采用侧视观测这一影响更加严重；视场角大，在单条扫描线上完全以中心投影方式呈现，而与平行投影相差较大；卫星平台稳定性一般，对于成本较低的小卫星，由于各种因素卫星姿态抖动较严重，无法用平行投影进行拟合。而现阶段对中低分辨率影像的几何处理手段主要依赖经典的多项式拟合方式，即进行像点对像点的单一方式进行配准。但是采用线阵传感器的大视场角的中分辨率卫星，由于覆盖面积大，地形以及地球曲率对变形畸变的影响，用单一的多项式拟合精度的非常差，不能满足大多数情况的制图需求。同时其也不适用仿射变换模拟其成像过程，该模型的应用条件限制在长焦距，小视场角的高分辨率卫星；又由于卫星平台本身因素，姿态抖动模式较为复杂，并且卫星起算数据精度有限，无法用直接线性变换模型(DLT)或有理多项式模型(RFM)作为几何模型描述成像过程。描述宽视场角成像一般只能靠传统的共线方程模型，但是描述线阵传感器的共线方程对传感器外定向参数的变化没有明确定义，并且对参数变化的描述和答解又涉及到了对控制点分布等一系列数据要求。
技术实现思路
本专利技术主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种充分利用卫星元数据同时考虑到地球曲率，地形起伏以及传感器形变，卫星平台抖动等综合因素造成的畸变，提高了几何处理的精度，并提出了相应算法保证解算数据的完整性的。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的，其特征在于，包括以下步骤 步骤1，导入卫星影像元数据以及卫星星历数据，确定卫星轨道及姿态拟合方程以及数据链节点的参数初值以及其他参数初值；步骤2，根据基准已包含投影信息的影像元数据自动初步获得图像控制点初值； 步骤3，手工设定至少三个控制点，通过灰度匹配的方法自动匹配图像控制点；然后根据设定的步骤1已经设定的参数初值所需的条件，依据卫星轨道及姿态拟合数据节点位置自动检测图像控制点分布并自动提出控制点缺失区域，对缺失区域进行控制点分布改化；步骤4，将完成步骤3的控制点分布改化，并进行坐标变换，即由投影坐标转到地固地心三维直角坐标系，再结合卫星轨道拟合数据规划到近似卫星本体坐标系下P^ = Mm {i\Pm& ,并构建卫星的几何成像模型；步骤5，根据步骤1中已经获取的参数初值和步骤4中的卫星的几何成像模型进行模型参数改化迭代解算；步骤6，输出经纠正后的模型结果及精度指标。在上述的，所述的步骤1中，方程与数据链以及其他参数初值的确定包括以下步骤步骤1. 1，三则二次多项式分别拟合卫星在地固地心坐标系下的位置矢量变化，其中参数而心^ Yor Y1, &厶厶厶通过元数据中的数据节点依最小二乘计算；步骤1.2，三则二次多项式分别拟合卫星在地固地心坐标系下的速度矢量变化， 其中参数~ ‘ ^ Vm Vrp Vr2, Vza G &通过元数据中的数据节点依最小二乘计算；步骤1.3，三条数据链，每个结点包括卫星该时刻在本体坐标系下的姿态角以及该方位姿态角变化速率，每条数据链包括广9个数据结点，三个方向的旋角数据节点可以分别表述为⑷咚，^ C)，对t时刻某方向姿态角的插值按照两点三次Hermite插值计算，对于；I角，在t时刻的插值计算公式为权利要求1.，其特征在于，包括以下步骤 步骤1，导入卫星影像元数据以及卫星星历数据，确定卫星轨道及姿态拟合方程以及数据链节点的参数初值以及其他参数初值；步骤2，根据基准已包含投影信息的影像元数据自动初步获得图像控制点初值； 步骤3，手工设定至少三个控制点，通过灰度匹配的方法自动匹配图像控制点；然后根据设定的步骤1已经设定的参数初值所需的条件，依据卫星轨道及姿态拟合数据节点位置自动检测图像控制点分布并自动提出控制点缺失区域，对缺失区域进行控制点分布改化；步骤4，将完成步骤3的控制点分布改化，并进行坐标变换，即由投影坐标转到地固地心三维直角坐标系，再结合卫星轨道拟合数据规划到近似卫星本体坐标系下Pm = Me^ [￡)·ρ微,并构建卫星的几何成像模型；步骤5，根据步骤1中已经获取的参数初值和步骤4中的卫星的几何成像模型进行模型参数改化迭代解算；步骤6，输出经纠正后的模型结果及精度指标。2.根据权利要求1所述的，其特征在于，所述的步骤1中，方程与数据链以及其他参数初值的确定包括以下步骤步骤1. 1，三则二次多项式分别拟合卫星在地固地心坐标系下的位置矢量变化，其中参数而心^ Yar Y1, &厶厶厶通过元数据中的数据节点依最小二乘计算；步骤1.2，三则二次多项式分别拟合卫星在地固地心坐标系下的速度矢量变化， 其中参数~ ‘ ^ Vm Vrp Vr2, Vza G &通过元数据中的数据节点依最小二乘计算；步骤1.3，三条数据链，每个结点包括卫星该时刻在本体坐标系下的姿态角以及该方位姿态角变化速率，每条数据链包括广9个数据结点，三个方向的旋角数据节点可以分别表述为(H^i)私， IiUl^Ki)，对t时刻某方向姿态角的插值按照两点三次Hermite插值计算，对于Λ角，在t时刻的插值计算公式为Mt = Mi ++ +—步骤1.4，将卫星标称的传感器安放@ - O(^ik)2 + d。C^7)311UI 1倾角作为偏移常量的初值，并且按照标称的星下分辨率r与标称的卫星飞行高度h计算数字传感器的等效焦距初值·. fn丄。r3.根据权利要求1所述的，其特征在于，所述步骤2中，手工设定部分控制点即手工选取3-6个控制点，分别位于待纠正影像中央以及四个角附近。4.根据权利要求1所述的，其特征在于，所述的步骤3中，进行控制点分布改化即进行有目的的对步骤3中的控制点缺失区域进行控制点添加，具体操作步骤如下步骤3. 1，建立二分图5 = 均，C为控制点节点集合，每个控制点占两个节点，P为待求参数集合，每个参数占一个节点，若控制点对应节点Ci与参数h有关联，则Ci与口」间有一条边ek，否则无边；其中共有控制点个数n，参数个数m, 0<z<2^0 <j ；则二部图 B中其P中的点只与相应时间段内成像范围内的C中的点之间有边；步骤3. 2，依据匈牙利算法搜索二部图B的最大匹配；步骤3. 3，标记步骤3. 2中生成最大匹配的结果，其中P集中没有找到匹配的参数点需要对应的增加控制点，标记将该类点的控制范围，优先在被多次重复标记的区域内添加一个控制点，刷新二分图的结构重复执行标记步骤3. 2中生成最大匹配的结果，直到找到P到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘励，何潇，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：