[发明专利]一种光学卫星影像的几何定位方法及装置

权利要求书

1.一种光学卫星影像的几何定位方法，其特征在于，该定位方法包括以下步骤：

1)获取光学卫星影像，对存在重叠区域的光学卫星影像进行连接点提取；

2)根据连接点的像素坐标、每幅影像上的控制点的像素坐标以及给定的高程值计算通过各点的成像光线在大地坐标系下的视线向量；

3)根据视线向量和卫星运行的轨道高度值建立物方空间和摄影空间之间的位置关系，确定虚拟外方位元素；

4)构建观测条件方程和虚拟外方位元素的误差补偿模型，并根据观测条件方程和误差补偿模型建立区域网平差误差方程，求解该误差方程，得到外方位元素的误差补偿量，根据补偿后的外方位元素实现定位；

所述步骤4)中构建的观测条件方程为：

其中和分别为补偿后的外方位元素中的经度、纬度和大地高；和分别为补偿后的成像光线在大地坐标系下的指向角以及摄影中心和物方点之间的旋偏角；X_S、Y_S和H_S分别表示补偿前成像时刻传感器的经度、纬度和大地高；ψ_X、ψ_Y和ψ_Z分别表示补偿前成像光线在大地坐标系下的指向角以及摄影中心和物方点之间的旋偏角。

2.根据权利要求1所述的光学卫星影像的几何定位方法，其特征在于，所述步骤1)采用SIFT点特征提取算法进行连接点提取。

3.根据权利要求1所述的光学卫星影像的几何定位方法，其特征在于，所述步骤2)中通过各点的视线向量的确定过程如下：

A.获取任一控制点或连接点的像素坐标p(s,l)；

B.根据给定的两个不相等的高程值，通过有理函数模型计算出对应地面点大地坐标，根据得到的地面点大地坐标计算通过像素坐标p(s,l)的成像光线在大地坐标系下的视线向量。

4.根据权利要求1或3所述的光学卫星影像的几何定位方法，其特征在于，所述步骤2)中连接点的视线向量的坐标为(X₂-X₁,Y₂-Y₁,H₂-H₁)，其中(X₁,Y₁,H₁)为连接点在第一高程值下的坐标，(X₂,Y₂,H₂)为连接点在第二高程值下的坐标。

5.根据权利要求1所述的光学卫星影像的几何定位方法，其特征在于，所述步骤4)虚拟外方位元素的误差补偿模型为：

其中

(X_S,Y_S,H_S,ψ_X,ψ_Y,ψ_Z)表示由轨道高度值恢复出来的初始虚拟外方位元素；X_S、Y_S和H_S分别表示补偿前成像时刻传感器的经度、纬度和大地高，ψ_X、ψ_Y和ψ_Z分别表示补偿前成像光线在大地坐标系下的指向角以及摄影中心和物方点之间的旋偏角，和分别为补偿后的外方位元素中的经度、纬度和大地高，和分别为补偿后的成像光线在大地坐标系下的指向角以及摄影中心和物方点之间的旋偏角，(ΔX_S,ΔY_S,ΔH_S,Δψ_X,Δψ_Y,Δψ_Z)表示虚拟外方位元素改正数，a_i,b_i,c_i,d_i,e_i,f_i是多项式系数,i＝0,1,2，sample、line分别表示像素坐标s和l。

6.根据权利要求1所述的光学卫星影像的几何定位方法，其特征在于，所述步骤4)采用最小二乘法迭代求解所述区域网平差误差方程。

7.一种光学卫星影像的几何定位装置，其特征在于，该定位装置包括存储器和处理器，以及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器与所述存储器相耦合，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-6中任一项所述的光学卫星影像的几何定位方法。