[发明专利]一种实现给定外方位元素下遥感图像模拟的方法无效

专利信息
申请号: 200910089335.4 申请日: 2009-07-16
公开(公告)号: CN101604017A 公开(公告)日: 2009-12-16
发明(设计)人: 赵慧洁;王亚超;贾国瑞;李娜 申请(专利权)人: 北京航空航天大学
主分类号: G01S7/48 分类号: G01S7/48
代理公司: 北京慧泉知识产权代理有限公司 代理人: 王顺荣;唐爱华
地址: 100191北京市海淀区*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 实现 给定 外方 元素 遥感 图像 模拟 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种实现给定外方位元素下遥感图像模拟的方法,在遥感图 像几何校正和遥感成像仿真方面具有重要价值,属于遥感成像模拟技术领 域。

背景技术

遥感成像模拟理论和实现方法的研究在遥感任务预测、成像系统设计、 图像质量评价和图像处理算法验证等领域具有重要的应用价值。早期的遥感 成像模拟主要基于物理仿真,随着计算机技术的发展,遥感成像模拟技术也 有了新的进展,出现了众多计算机模拟仿真技术。

传感器位置和姿态随时间变化,这种变化改变了太阳-地面-传感器三者 之间的几何关系,不仅造成地面物体在图像上成像位置的移动,造成图像的 几何变形;而且影响传感器接收到的辐亮度。现存遥感模拟技术较少考虑传 感器位置和姿态(即外方位元素)对遥感成像过程的影响。

少数现存技术利用传感器外方位元素和视场角或者其它参数建立模拟 图像像元坐标和地面空间坐标之间的几何关系,由模拟图像像元坐标计算出 对应的地面点,并将使用该地面点反射率等数值进行遥感图像模拟的结果作 为待模拟图像像元的模拟结果。实际上,模拟图像的一个像元对应原始输入 图像上一块区域,因此应根据地面成像区域内多个地面点的模拟结果进行加 权平均生成待模拟图像像元的模拟结果,即进行空间分辨率转换。在进行分 辨率转换过程中,经常使用等比例平均或者距离加权平均和面积加权平均的 方法。实际情况是,模拟图像像元按照传感器像元瞬时视场角与地面原始输 入图像中多个像元对应,原始输入图像像元在传感器像元瞬时视场中的立体 角越大,该像元对模拟图像像元的贡献就越大。因此,使用等比例平均或者 距离加权平均和面积加权平均将给模拟结果带来误差。

发明内容

本发明的目的在于,提供一种实现给定外方位元素下遥感图像模拟的方 法,以克服现有技术的不足,建立模拟图像像元坐标和对应空间坐标之间的 几何关系,按照输入图像像元在传感器像元瞬时视场中的立体角进行空间分 辨率转换,实现给定外方位元素下遥感图像模拟。

本发明的技术解决方案为:首先利用传感器外方位元素和视场角建立模 拟图像像元坐标和地面空间坐标之间的几何关系,然后与数字高程模型结合 求解出模拟图像像元对应地面成像区域的中心点坐标和四个顶点坐标,最后 按照原始地表图像像元在模拟图像像元瞬时视场中的立体角,进行空间分辨 率转换,生成给定外方位元素下遥感模拟图像。具体步骤如下:

(1)输入原始数据,包括数字高程模型、原始地表图像和传感器外方 位元素以及视场角;

(2)计算步骤(1)中设定的传感器视场角下,模拟图像像元在像空间 坐标系中坐标;

(3)计算步骤(1)中设定的传感器外方位元素下,像空间坐标系到物 空间坐标系的旋转矩阵,并将步骤(2)中模拟图像像元坐标从像空间坐标 系转换到物空间坐标系;

(4)由步骤(1)输入的数字高程模型和步骤(3)中模拟图像像元在 物空间坐标系中坐标方程,求解坐标方程中待定的比例系数;

(5)将步骤(4)中得到的比例系数带入步骤(3)中模拟图像像元在 物空间坐标系中坐标方程,得到模拟图像像元对应地面成像区域的中心点坐 标;

(6)修正步骤(2)中模拟图像像元在像空间坐标系中坐标,按照步骤 (3)、步骤(4)和步骤(5),得到模拟图像像元对应地面成像区域的四 个顶点坐标;

(7)求取地面成像区域中包含的步骤(1)中输入的原始地表图像像元, 并计算原始地表图像像元在模拟图像像元瞬时视场中的立体角;

(8)按照原始地表图像像元在模拟图像像元瞬时视场中的立体角,进 行空间分辨率转换,生成给定传感器外方位元素下遥感模拟图像。

其中,步骤(2)中所述的模拟图像像元在像空间坐标系中坐标为:

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