[发明专利]一种小面阵星载TDI CCD相机的快速几何精校正方法

说明书

技术领域

本发明属于遥感对地观测技术领域，涉及一种小面阵星载TDICCD相机的 快速几何精校正方法。

背景技术

由于星上星敏感器测姿不准，新一代卫星通过一个对地观测的CCD相机， 通过与地面控制点影像匹配获取地面的精确指向数据。

由于卫星姿态控制与测量技术的限制，CCD相机成像时的姿态测量结果存 在一个较大偏差，直接使用卫星自带系统测得的原始姿态数据对图像进行几何 校正，在水平方向上结果会存在较大的系统性偏差。而由原始测量姿态的偏差， 在解算地理坐标时通过DEM获得的像点高程也不完全精确，各像点的高程估 算会出现错误，则校正后的图像会出现不规则的变形，用图像匹配的方式得到 的控制点，很可能达到几个像元的误差。

提供准确的足印相机几何精校正结果对于立体测图卫星数据处理具有非常 重要的意义。一是在激光分解时，足印相机几何校正的不规则变形可能会给全 波形的激光回波组分带来干扰，影响波形分解的结果，甚至会导致分解后的波 形与地物的关联错误。第二个影响是激光指向依靠足印相机与参照的匹配，若 使用不精确的几何校正结果进行匹配，很可能会有几个像元的偏差甚至更大的 误匹配结果，造成激光指向的计算结果不准确，最终也影响的广义控制点的生 成。

立体测图卫星数据处理系统需要在较短的时间内处理百万级的激光数据， 而每一个激光光斑都需要一次几何精校正的结果，这就需要几何精校正的算法 具有极高的效率才能满足整个数据处理系统的速度需求。

发明内容

本发明所要解决的问题是：提供一种小面阵星载TDICCD相机的快速几 何精校正方法。

本发明提供的技术方案采用如下步骤：

(1)相机像主点及临近像点坐标计算；具体方法步骤如下：

(1-1)获取CCD图像成像时卫星平台的瞬时姿态数据、CCD图像的像元 畸变参数，获得测区的DEM数据，对于像主点为中心的128×128小窗口图像， 使用直接定位法得到小图像每个像元的地面平面坐标点；

(1-2)将坐标点转为WGS84坐标系下；

(1-3)将计算得到的坐标值都加一个统一的平面地理偏移，第一次迭代时 初值设为<0,0>；

(1-4)根据添加地理偏移后的平面坐标从DEM上获取高程，重新计算像 点坐标；

(2)根据得到的坐标，使用最近邻法对像主点及临近像点进行重采样；使 用双线性插值法，根据每一个像点的WGS84坐标，对图像进行重采样，重采 样后的分辨率与参照图像的分辨率相同；

(3)将重采样图像与参考双线阵图像进行地理约束下的匹配；方法步骤如 下：

(3-1)用校正重采样图像与参照图像的子图进行模板匹配，得到其在参照 图像上的位置；

(3-2)根据步骤(1)中(1-1)得到的像主点位置确定其在重采样图像上 的像点位置；

(3-3)根据步骤(2)得到的像主点在重采样图像上位置、根据(3-2)得 到的重采样图像在参照图像上的位置，计算得到像主点在参照图像上的位置；

(3-4)根据参照自身的几何定位结果，计算像主点在参照上的位置的地理 坐标；

(4)计算重采样图像的平面误差偏移；用计算得到的像主点真实地理坐标 减去像主点匹配得到的地理坐标，得到像主点的平面误差偏移；

(5)算法迭代控制，判断新的平面偏移误差与上一次迭代得到的平面偏移 是否相同，若两次结果相同，或者差值小于1个像元，则认为算法趋于稳定， 进入下一步处理；否则进行步骤(2)处理；根据限差判断算法进行下一步或者 跳回步骤(1)重新进行计算；

(6)使用得到的平面误差偏移对图像进行几何精校正，步骤如下：

(6-1)获取CCD图像成像时卫星平台的瞬时姿态数据、CCD图像的像元 畸变参数，获得测区的DEM数据，对于像主点为中心的128×128小窗口图像， 使用直接定位法得到小图像每个像元的地面平面坐标点；

(6-2)将坐标点转为WGS84坐标系下；

(6-3)将计算得到的坐标值都加一个统一的平面地理偏移，第一次迭代时 初值设为<0,0>；

(6-4)根据添加地理偏移后的平面坐标从DEM上获取高程，重新计算像 点坐标；