一种线阵推扫式相机在轨光学畸变参数标定方法
【专利摘要】一种线阵推扫式相机在轨光学畸变参数标定方法，步骤为：（1）采用基于控制点的自动匹配算法采集得到密集的高精度控制点信息；（2）建立各控制点处严格成像几何模型；（3）计算各控制点处理论指向矢量与实际指向矢量，建立相机内方位元素几何检校数学模型；（4）建立理论指向矢量与图像列号对应的畸变多项式模型；（5）最小二乘法解算误差方程，迭代求解得到相机内部光学畸变标定参数。本发明通过选取大量高精度地面控制点，对卫星在轨相机内部光学系统畸变进行标定，标定结果可用于提升卫星图像无控定位精度和有控定位精度，利用内畸变标定参数进行相机内方位元素修正后，图像内部畸变基本消除。
【专利说明】一种线阵推扫式相机在轨光学畸变参数标定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种线阵推扫式相机在轨光学畸变参数标定方法，属于遥感卫星图像处理【技术领域】，用于遥感卫星搭载的线性推扫式相机的在轨定位精度优化提升和图像内部几何质量的提升优化。
【背景技术】
[0002]随着空间技术的不断发展，卫星遥感影像已成为当前地理空间信息服务和应用的重要数据来源，其广泛的应用前景已引起世界各国的普遍重视。与几年前高分辨率卫星数据的获取能力相比，最近几年世界各国均争相研制自主的高分辨率对地观测系统，遥感影像数据的供应即将要达到“井喷”状态。
[0003]截止2012年底，我国已经发射了环境、资源、遥感等多系列多颗光学遥感卫星，其中已发射的遥感卫星中资源一号02星定位精度为7Km，资源二号03星定位精度200m，资源02C定位精度100m。尽管国产卫星几何定位精度逐步提升，但和国外商业高分辨光学遥感卫星如Geoeye、WorldView、Pleiades等相比，国产卫星在几何定位精度方面尤其是图像的内部几何精度方面还存在很大的差距，无法满足国土资源、测绘等领域正射影像产品的制作要求，严重地制约了我国高分辨率卫星影像的应用性能。
[0004]受发射冲力，在轨环境等因素的影响，航天遥感光学相机的内部几何畸变参数在轨后发生了很大改变，地面测量的相机内部参数在用于图像的几何处理时会导致较大的内部畸变，尤其是远离主点的图像的内部畸变可达到30米量级，严重制约着其定位精度的提闻，并影响后续的图像拼接键嵌等闻级应用。
【发明内容】
[0005]本发明解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供一种线阵推扫式相机在轨光学畸变参数标定方法，用于提升相机获取影像的内部几何定位精度，达到相机内检校的目的。
[0006]本发明的技术方案是:一种线阵推扫式相机在轨光学畸变参数标定方法，包括下列步骤:
[0007]1)在待检校影像I1、控制影像I2上利用控制点自动匹配算法，采集控制点信息，所述的控制点信息为T个匹配控制点对{Pixln，PixI2J，其中i=l，2，3，…，T);采用格网筛选策略，使匹配控制点对在待检校影像区域内均匀分布；记录每一个控制点对(PixIli,PixI2J的待检校影像坐标(i，j )以及对应控制影像特征点在WGS84坐标系下的三维位置坐标(lat, 1n, height)；
[0008]2)获取各控制点处的相机内方位元素以及辅助数据，所述的辅助数据包括卫星的轨道、姿态、行时；建立各控制点处的严格成像模型
【权利要求】
1.一种线阵推扫式相机在轨光学畸变参数标定方法，其特征在于包括下列步骤: 1)在待检校影像I1、控制影像I2上利用控制点自动匹配算法，采集控制点信息，所述的控制点信息为T个匹配控制点对{Pixln，PixI2J，其中i=l，2，3，…，T);采用格网筛选策略，使匹配控制点对在待检校影像区域内均匀分布；记录每一个控制点对{Pixln, PixI2J的待检校影像坐标(i，j)以及对应控制影像特征点在WGS84坐标系下的三维位置坐标(lat, 1n, height)； 2)获取各控制点处的相机内方位元素以及辅助数据，所述的辅助数据包括卫星的轨道、姿态、行时；建立各控制点处的严格成像模型
2.根据权利要求1所述的一种线阵推扫式相机在轨光学畸变参数标定方法，其特征在于:步骤I)中采集控制点信息的具体方法为: 11)基于SIFT算法对待检校原始图像I1进行特征点提取，得到M个特征点PixIli(i=l，2，3，…，M)，M为正整数；记录各特征点的SIFT特征向量； 12)基于SIFT算法对高精度控制影像I2进行特征点提取，得到N个特征点PixI2i(i=l，2，3，…，N)，N为正整数；记录各特征点处的SIFT特征向量； 13)采用欧式距离作为相似性度量准则对两幅影像的特征点进行匹配，得到T个匹配控制点对(PixIli, PixI2J (i=l，2，3，…，T)。
3.根据权利要求1所述的一种线阵推扫式相机在轨光学畸变参数标定方法，其特征在于:步骤2)中建立各控制点处的严格成像模型的具体方法为: 21)根据控制点对{Pixln，PixI2J的图像坐标(i，j)，获取其对应的行时； 22)利用拉格朗日插值算法插值计算控制点对{Pixln，PixI2J对应行时的轨道位置(PX, PY, PZ, VX, VY, VZ)； 23)对卫星下传的姿态四元数进行坐标系转换处理，利用拉格朗日算法插值计算控制点对{Pixln，PixI2J对应行时时刻处相机相对于轨道坐标系的三轴姿态角(Roll，Pitch,Yaw)； 24) 根据步骤21)-步骤23)得到的结果，建立控制点处的严格成像模型，针对线阵推扫成像相机某一时刻获取的图像上的某一点，构建遥感影像的严格成像模型。
【文档编号】G03B43/00GK103673995SQ201310629647
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】马灵霞, 郝胜勇, 王剑, 邹同元, 丁火平, 马狄, 郭翠翠, 张荞, 纪强, 李宝明 申请人:航天恒星科技有限公司