[发明专利]遥感相机成像参数误差校正系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于数字图像技术领域，更进一步涉及遥感相机系统参数校正领域中遥感相机成像参数误差校正系统及方法。本发明以在轨图像实时分析为核心，地面参数控制为手段，通过地面控制中心，星载遥感相机和数字图像模糊像移量检测单元三个组成部分的配合，建立星下检测，星上校正的成像质量提升框架。本发明可用于采用积分时延电耦合器件(TDI-CCD)成像的星载高分辨率遥感相机的系统参数精调和成像质量提升。

背景技术

星载遥感成像是对地观测的重要手段之一，在国家安全、国民经济、科学研究和人民生活等方面有重要作用。由系统参量误差造成的图像模糊严重制约我国高分相机分辨率提高，是我国重大高分专项亟待解决的难题之一。TDI-CCD是一种特殊的CCD器件，TDI(Time Delay and Integration)是一种扫描方式，是一项能够增加线扫描传感器灵敏度的技术，它基于对同一目标多次曝光，延长积分时间，增加光能收集，大幅度提高信号强度。TDI-CCD具有不牺牲空间分辨能力的情况下，提高相机的灵敏度和信噪比等特性，是未来对地观测光学遥感器发展的关键技术和重要研究方向。虽然TDI-CCD由于其特殊的阵列结构和扫描方式在提高分辨率和能量利用率以及降低噪声等方面优于普通线阵CCD，但在其在轨工作过程中，由于特殊的工作方式和工作环境会带来各种系统参量误差，例如由于航天相机所处的工作环境和条件，卫星平台飞行姿态的变化(仰俯、翻滚、偏航)、环境温度变化、长焦距光学系统的离焦、轨道速高比的变化、地球的自传、成像系统在动态基座上进行动态成像从而导致载体振动、飞行速度、高度变化等因素的影响造成的各种系统参量误差，不同系统参量误差会在相机积分过程中产生不同方式和程度的模糊像移量，降低成像分辨率、系统传函以及图像质量。如何准确检测并降低系统参量误差，提高成像质量已经成为制约我国高分辨率星载对地观测技术发展的主要瓶颈问题之一。

对于低质量成像造成的图像模糊，传统处理方法有两类，一类是主动式处理方式，即通过对相机工作状态的实时监测诊断系统误差参量，并调整相机工作状态，进而提高成像质量，以主动的方式解决问题。主动式处理方式的关键技术在于系统误差参量估计的方法和精度。

中国科学院光电技术研究所申请的专利“航测相机的像移补偿机构”(申请号：00259990.2申请日：2000.12.29公开号：CN2457632公开日：2001.10.31)中公开了一种航测相机的像移补偿机构。该机构是将CCD相机置于摄影物镜上方的导轨中，并可沿轴向移动，压电陶瓷驱动器像移补偿机构的一端固定于连接摄影物镜的基座上，另一端的球面与CCD相机形成点面接触，改善了原有遥感相机的定位精度，响应速度，分辨率等特点。该补偿机构的不足之处在于：该检测系统只能改善原有遥感相机的成像效果，对已出现的系统误差，不能进行检测和校正。

北京凌云光视数字图像技术有限公司申请的专利“航空全帧转移型面阵CCD相机像移补偿方法”(申请号：200710117666.5申请日：2007.06.21公开号：CN101078622公开日：2007.11.28)中公开的一种航空全帧转移型面阵CCD相机像移补偿方法，采用机械快门与电子快门相结合，并根据飞机速高比改变CCD行频驱动的纯电学像移补偿方法，完成航空摄影中的像移补偿。该补偿系统存在的不足是：该补偿系统直接搭载在星载成像系统中，它的存在会增加卫星负载和功耗，实现代价较大，并且只能校正单一的系统参量误差。

哈尔滨工业大学申请的专利“空间光学遥感传感器的像移补偿方法”(申请号：201010173674.3申请日：2010.05.17公开号：CN101825475A公开日：2010.09.08)中涉及一种像移补偿方法，建立从地面目标到像点的五个坐标系，根据矢量间的旋转和平移原理，进行多次坐标转换，在相机坐标系中描述目标和像点的位置，得到卫星对目标成像时的像移速度矢量计算公式以及目标位置的计算方法，然后获得像移速度矢量，用于对空间光学遥感传感器的像移补偿。