[发明专利]一种基于海岸线区域遥感图的星载光谱仪指向配准方法

说明书

技术领域

本发明涉及遥感数字图像分析处理和光谱分析技术领域，具体是一种基于海岸线区域遥感图的星载光谱仪指向配准方法。

背景技术

指向配准是指将来自同种或不同传感器对同一目标区域在不同时间、从不同视角获取的两幅或多幅图像、或图像与其它信息源进行相同参考坐标系的空间变换。由于不同数据类型设备之间数据的差异性和匹配的难度，目前国内外对配准的研究多是相同数据类型设备之间的，很多配准算法都是为了基于图像与图像之间匹配操作而提出的，而对于不同数据类型设备之间的配准研究较少，提出的解决方法也鲜有报道。但是随着遥感技术的发展，遥感设备的种类越来越多，由于遥感设备的不同物理特性，有些重要的遥感设备输出的数据并不是成像图片，综合利用多种遥感数据进行数据提取和分析已成为遥感领域的一个重要手段。在数据应用和数据融合时，各种遥感设备之间不同特征的输出数据有时就需要进行严格的配准。

光谱仪是近些年各国发射升空卫星上的重要载荷之一，该载荷可以真实有效地获取地表目标或大气的光谱信息，提高了定量化高光谱数据反演参量的精度，在大气监测和环境保护等领域发挥着越来越重要的作用。在卫星实际运行中，由于卫星姿轨参数和载荷安装误差测量不确定性，以及由于日月引力、光压、设备老化等多个方面因素导致载荷存在指向误差，需要对其指向配准并进行定期监督。因光谱仪属于非成像的光学系统，输出的测量数据为光谱数据，因此其指向配准需采用天底观测模式(即星载光谱仪在天空中垂直于地表进行观测)下，利用高分辨CCD影像数据与其非影像的光谱数据进行指向配准，这是传统基于两相同数据类型如图像数据的配准方法无法实现的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于海岸线区域遥感图的星载光谱仪指向配准方法，利用海岸线区域的大面积均匀地貌并且地表反射率有突变的特征，对星载光谱仪的指向误差进行配准校正处理。

本发明的技术方案为：

一种基于海岸线区域遥感图的星载光谱仪指向配准方法，包括以下步骤：

(1)选择遥感相机采集的在一定经纬度范围内具有明显海岸线区域的中高分辨率遥感图像作为参考底图；

(2)从星载光谱仪中获取一段时间内处于参考底图对应的经纬度范围内的观测点的原始光谱数据，并根据原始光谱数据自带的经纬度信息将沿卫星穿轨方向的观测点等间隔均匀地叠加显示在参考底图上；

(3)采用最小二乘法线性拟合计算叠加显示在参考底图上的各个观测点的原始光谱数据在有效范围内的基线均值，作为各个观测点的光谱强度值；

(4)将所述各个观测点的光谱强度值与其沿卫星穿轨方向相邻的两个观测点的光谱强度值进行比较，若满足以下关系，则认为相应观测点理论上落在海岸线上，记为理论海岸线观测点：

其中，I_j表示某个观测点的光谱强度值，I_j-1、I_j+1分别表示沿卫星穿轨方向与该观测点相邻的两个观测点的光谱强度值，μ、分别表示沿卫星穿轨方向与该观测点相邻的两个观测点的光谱强度值的阈值调节系数，表示沿卫星穿轨方向与该观测点相邻的两个观测点的光谱强度值的差值的绝对值阈值；

(5)在参考底图上将各个理论海岸线观测点用颜色标记出来，并对标记的各个理论海岸线观测点沿卫星穿轨方向相邻的两个观测点进行连线，确定连线与参考底图上实际海岸线的交点；

(6)将各个交点的栅格坐标转换为经纬度信息，作为相应理论海岸线观测点的真实经纬度信息；

(7)构建指向误差模型，计算各个理论海岸线观测点的原始光谱数据自带的经纬度信息与真实经纬度信息的差值，得到各个理论海岸线观测点的经纬度误差，并将所述各个理论海岸线观测点的经纬度误差的均值作为星载光谱仪在某时刻的指向误差；

(8)统计一段时间内星载光谱仪在各个时刻的指向误差，将剔除异常误差点后的均值作为星载光谱仪的最终指向误差。

所述的基于海岸线区域遥感图的星载光谱仪指向配准方法，所述步骤(3)中，具体采用最小二乘法计算叠加显示在参考底图上的各个观测点的原始光谱数据在有效范围内的基线均值。

所述的基于海岸线区域遥感图的星载光谱仪指向配准方法，所述步骤(4)中，μ取0.8，取1.2，取3000。

所述的基于海岸线区域遥感图的星载光谱仪指向配准方法，所述步骤(6)中，将各个交点的栅格坐标转换为经纬度信息具体采用以下公式：