[发明专利]一种环境一号卫星CCD影像正射校正方法

说明书

一种环境一号卫星CCD图像正射校正方法，首先导入HJ星CCD一级影像以及对应的高程数据与参考数据，然后在每景HJ星CCD一级影像上均匀采集地面控制点，将采集的控制点坐标导入三次项有理函数模型，计算出有理多项式系数(RPC)，即获得其对应的有理函数模型,再将环境一号卫星CCD一级影像所有点的像素坐标输入到有理函数模型中获得对应正射校正后图像各点的坐标，然后采用双线性插值方法将校正后图像各点的灰度值插值到像素坐标为整行整列的点上，获得正射校正图像。本发明方法相对传统多项式方法能获得更高的精度。

技术领域

本发明涉及一种CCD影像正射校正方法，特别是一种环境一号卫星 CCD传感器影像正射校正方法，适用于环境一号卫星CCD影像的正射校正，属于图像处理技术领域。

背景技术

“环境一号”卫星A星、B星于2008年9月6日在太原发射升空。A、 B两星各搭载了两个分辨率为30米的CCD相机,幅宽360公里。两星协同可实现两天的重返周期。由于时间分辨率高、宏观特性好以及多尺度等特性，该卫星在环境和灾害监测与评估等方面具有广泛的应用前景。

HJ星CCD影像覆盖约360公里，其巨大的幅宽导致HJ CCD图像较严重的几何畸变，从星下点往边缘走，几何畸变越来越大。消除卫星影像几何畸变，提高卫星影像定位精度，是卫星影像深加工处理的基础性工作之一。几何畸变消除也称为几何校正，就是采用几何处理模型模拟卫星影像成像过程，将原始影像像方坐标转换为物方坐标。几何校正的关键就是获取几何处理模型，几何处理模型一般分为严格几何处理模型和通用几何处理模型。严格几何处理模型是从传感器的成像机理出发，根据线阵CCD行中心投影推扫式成像的特点，以成像瞬间地面点、传感器投影中心和像点位于一条直线上为依据，利用传感器的特征参数、卫星星历和传感器姿态角所构成的地面点坐标与像点坐标直接的严格几何关系式。在卫星轨道、传感器等各种特征参数足够准确时，严格几何处理模型校正的卫星影像几何定位能达到很高的精度。但，卫星、轨道等各种参数都属于敏感信息，一般用户很难获取，严格几何处理模型很难建立，HJ卫星影像面临同样问题，无法建立严格处理模型。通用几何处理模型采用普通的数学函数来建立物方三维空间坐标与其对应像方二维平面坐标之间的几何关系，不需要获取卫星轨道、传感器等各种特征参数。所以，通用几何处理模型一直是卫星影像几何处理的实用模型，常用的有多项式模型和有理函数模型。多项式模型具有形式简单、参数易于求解、适用所有传感器等特点被所有遥感图像处理商业软件所采用。但多项式模型仅适用于地形平坦、几何变形小、传感器侧视角较小的卫星影像，其校正精度较低、容易产生振荡现象而无法满足卫星影像精确几何处理的应用要求。HJ卫星CCD影像幅宽360公里，远离星下点的边缘处影像变形大，采用多项式模型处理HJ卫星CCD影像校正精度较低(一般为108米)，不满足精度优于3个像素即90米的应用需求。基于以上原因，在卫星影像处理领域，多项式模型逐渐被有理函数模型取代。有理函数模型是对多项式模型的扩展，是通用几何处理模型的更广义和更完善的一种表达形式。建立有理函数模型无需获取卫星、轨道等各种敏感参数，且有理函数模型校正精度高、不会出现多项式模型的振荡现象、适用不同类型传感器等特点，有理函数模型已经成为卫星影像几何校正的事实标准，有理函数模型系数(RPC)文件也成为卫星数据提供的标准配置文件。所以，有理函数模型适合HJ卫星CCD影像的几何校正。

建立有理函数模型的关键是获取有理多项式系数(RPC)，由于种种原因，卫星影像供应方分发的HJ卫星影像没有有理多项式系数文件，所以，必须求解HJ星CCD影像有理多项式系数。业内求解有理多项式系数常用方法是利用卫星传感器已知的严格模型建立一组影像格网点以及对应的地面格网点作为虚拟控制点来解算有理多项式系数，国内外主流卫星影像附带的有理多项式系数文件都是采用这种方式来求解有理多项式系数。但是，HJ卫星影像供应方分发的HJ卫星影像没有严格模型，所以，采用严格模型计算有理多项式系数的方式不适合HJ卫星影像。本发明采用一种无需严格校正模型以及相关的卫星传感器与轨道参数而是通过地面控制点来求解有理多项式系数的新方法。实践表明，采用本方法处理HJ星CCD影像校正精度为44米，明显优于传统多项式模型108米的精度。

发明内容