一种遥感卫星地面分辨率的测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种卫星地面分辨率测量方法，特别是一种高分辨率的遥感卫星地面 分辨率测量方法。
【背景技术】
[0002] 地面分辨率是衡量遥感图像能有差别的区分开两个相邻地物的最小距离的能力， 是反映遥感图像质量的重要指标。超过分辨率的限度，相邻两物体在图像上即表现为一个 单一的目标。分辨率数值在地面上的实际距离，称为地面分辨率。
[0003] 地面分辨率的测量，一般采用相机对黑白靶标进行成像，对靶标图像进行分析和 计算，最终得到相机的地面分辨率。传统的地面分辨率测量方法中，例如靶标圆心位置的确 定、恰好可分辨率位置的确定均为人眼目视判读，测量结果往往因人而异，测量结果不够稳 定，精度不高。
【发明内容】
[0004] 本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种测量结果稳定、精度 高的一种遥感卫星地面分辨率测量方法。
[0005] 本发明的技术解决方案是：一种遥感卫星地面分辨率的测量方法，包括如下步 骤：
[0006] (1)在地面黑色衬底上铺设扇形辐射状靶标和矩形靶标，记录扇形辐射状靶标和 矩形靶标的经炜度信息、扇形辐射状靶标的白色靶标和黑色靶标外边缘弧长；所述的扇形 辐射状靶标由多个扇形白色靶标和黑色靶标交替组成，且在相同的半径上白色靶标和黑色 靶标具有相同的宽度；所述矩形靶标颜色为黑色；
[0007] (2)在无云天气时，对扇形辐射状靶标和矩形靶标区域，使用待测卫星进行成像， 得到靶标图像后以靶标图像左上角像元为原点、水平方向为X轴、垂直方向为y轴建立靶标 图像坐标系，记录靶标图像中η个白色靶标外边缘弧长的中心坐标，记为（X' i，太J，i = 1，2,…，η ;
[0008] (3)任选两个白色靶标进行延长，得到两者交点作为初始圆心坐标（X' J后以 初始圆心坐标（X'C1, y'C1)为中心上下左右四个方向各外延一定宽度，得到正方形搜索区域， 对正方形搜索区域内所有像元列从左侧开始依次向右进行编号，正方形搜索区域内最左侧 一列记为第1列，对正方形搜索区域内所有像元行从上侧开始依次向下进行编号，正方形 搜索区域内最上方一行记为第1行，正方形搜索区域内像元的坐标记为（Xj， k，yj，k)，其中，j 为正方形搜索区域内像元的第j行像元，k为正方形搜索区域内的第k列像元，j、k为正整 数；
[0009] (4)计算正方形搜索区域内像元与η个白色靶标外边缘弧长的中心的距离为
[0010]
【主权项】
1. 一种遥感卫星地面分辨率的测量方法，其特征在于包括如下步骤： (1) 在地面黑色衬底上铺设扇形辐射状靶标和矩形靶标，记录扇形辐射状靶标和矩形 靶标的经炜度信息、扇形辐射状靶标的白色靶标和黑色靶标外边缘弧长；所述的扇形辐射 状靶标由多个扇形白色靶标和黑色靶标交替组成，且在相同的半径上白色靶标和黑色靶标 具有相同的宽度；所述矩形靶标颜色为黑色； (2) 在无云天气时，对扇形辐射状靶标和矩形靶标区域，使用待测卫星进行成像，得到 靶标图像后以靶标图像左上角像元为原点、水平方向为X轴、垂直方向为y轴建立靶标图 像坐标系，记录靶标图像中η个白色靶标外边缘弧长的中心坐标，记为i，/ D，i = 1，2,…，η ; (3) 任选两个白色靶标进行延长，得到两者交点作为初始圆心坐标（x'My'J后以初始 圆心坐标（X'C1, y'C1)为中心上下左右四个方向各外延一定宽度，得到正方形搜索区域，对正 方形搜索区域内所有像元列从左侧开始依次向右进行编号，正方形搜索区域内最左侧一列 记为第1列，对正方形搜索区域内所有像元行从上侧开始依次向下进行编号，正方形搜索 区域内最上方一行记为第1行，正方形搜索区域内像元的坐标记为（Xj， k，yj，k)，其中，j为正 方形搜索区域内像元的第j行像元，k为正方形搜索区域内的第k列像元，j、k为正整数； (4) 计算正方形搜索区域内像元与η个白色靶标外边缘弧长的中心的距离为
然后计算正方形搜索区域内像元对应的η个距离ruk的方差为
得到正方形搜索区域内各个像元对应的方差Sj，k并比较，将最小方差对应的像元坐标 作为圆心坐标（x〇, y〇)，其中
(5) 在靶标图像中矩形靶标中心位置向上下左右各延伸一定宽度得到正方形中 心区域，计算该正方形中心区域内所有像元的DN值并求均值后得到暗背景响应为
，其中，i = 1，2, 一,a，a为正方形中心区域内像元总数； (6) 计算靶标图像中扇形靶标区域内第i个像元去除暗背景后的DN值为DN' FDNi-B, 其中，DNi为革巴标图像中扇形革巴标区域内第i个像元的原始DN值，i = 1，2,…，m，m为革巴标 图像中扇形靶标区域内像元总数； (7) 从圆心坐标（Χ(ι，Υ(ι)径向判断相邻的白色靶标和黑色靶标中半径相同像元的DN' 值比，将第一个DN'比值小于等于设定阈值的白色靶标像元坐标记为（x b，yb)，黑色靶标像 元坐标记为（Xw，Yw)，并计算恰好可分辨位置坐标（ x，y)为
(8) 计算圆心坐标（Xc^ytl)到恰好可分辨位置坐标（x，y)的距离L为
计算（X' i，y ' i)到圆心坐标（xQ，yQ)的距离
后得到 (X' i，y' i)到圆心坐标（xQ，yQ)的平均距离Z'为
(9)根据白色靶标和黑色靶标外边缘弧长d求出地面分辨率R为 R 二 2d 冬 ij L。.
2. 根据权利要求1所述的一种遥感卫星地面分辨率的测量方法，其特征在于：所述的 扇形辐射状靶标张角大于90度，一侧边缘与卫星飞行方向的夹角大于5度，弦径比范围为 (I :15)-(1 :35)，白色靶标和黑色靶标的对比度大于5 :1，白色靶标和黑色靶标外边缘弧长 大于载荷分辨率的1.2倍。
3. 根据权利要求1或2所述的一种遥感卫星地面分辨率的测量方法，其特征在于：所 述的扇形靶标的张角为110度，弦径比范围为1 :26。
4. 根据权利要求1或2所述的一种遥感卫星地面分辨率的测量方法，其特征在于：所 述的矩形靶标长宽均大于30米，与扇形辐射状靶标的距离范围为50-100米。
5. 根据权利要求1或2所述的一种遥感卫星地面分辨率的测量方法，其特征在于：所 述的步骤（3)中的一定宽度为20个像元，步骤（5)中的一定宽度为2-5个像元。
6. 根据权利要求1或2所述的一种遥感卫星地面分辨率的测量方法，其特征在于：所 述的步骤（7)中的设定阈值为0.81。
【专利摘要】一种遥感卫星地面分辨率的测量方法，首先铺设扇形辐射状靶标、矩形靶标和黑色衬底；然后在无云天气时，对扇形辐射状靶标和矩形靶标区域，使用待测卫星进行成像，得到靶标图像；最后分析靶标图像，根据靶标实际成像效果，确定靶标边缘位置，计算扇形辐射状靶标圆心坐标，确定恰好可分辨位置坐标，计算得到地面分辨率。本发明方法与现有技术相比，本发明方法与现有技术相比，对靶标图像的圆心坐标、恰好可分辨率位置坐标进行了校准，避免了人眼目视带来的误差，实现了高分辨率卫星地面分辨率的精确测量，较现有方法精度更高、测量结果更稳定。
【IPC分类】G01C25-00, H04N17-02
【公开号】CN104764465
【申请号】CN201510146227
【发明人】林军, 李运伟, 喻文勇, 宋超宇, 邵俊
【申请人】中国资源卫星应用中心
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月30日