[发明专利]一种基于TDICCD推扫特性的快速反变换计算方法

说明书

本发明公开了一种基于TDICCD推扫特性的快速反变换计算方法，针对TDICCD推扫影像的延迟积分成像特征，提出了基于视场中心视轴地表轨迹与CCD阵列“近似垂直”约束的反变换算法。TDICCD正常成像条件下其视场中心视轴在地面的轨迹与CCD方向应该近似垂直的工作原理，推算出近似成像时间t，然后通过纠正镜头畸变和补偿偏流角残差，得到成像时刻，完成反算。可以达到提高计算效率和精度的技术效果。

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，具体涉及一种基于TDICCD推扫特性的快速反变换计算方法。

背景技术

光学遥感卫星能够长时间、周期性地对地球成像，具备数据获取快速、不受区域限制的优势，已经成为对地观测的重要手段。目前，国内外光学遥感卫星主要采用TDICCD推扫成像体制来获取高分辨率和高信噪比的遥感影像，并通过对遥感影像进行几何校正来求解像素点的地理位置，且通过实现精确的偏流角调整来保障成像像质。当用TDICCD成像模式进行成像时，由地面坐标计算影像坐标的反变换需采用迭代求解算法来实现，过程复杂耗时，且存在不收敛情况。

本申请发明人在实施本发明的过程中，发现现有技术的方法，至少存在如下技术问题：

目前，反变换主要基于严格几何模型和有理多项式模型实现。张过等人在SPOT反变换算法基础上，依据稳态推扫成像特征将3次多项式简化为仿射模型，降低反变换计算量以提升效率。但该类算法由于求解格网多项式或仿射模型过程均涉及到大量的正变换计算，效率均较低。赵双明等人针对ADS40影像的几何预处理开展了研究，提出了一种基于共线方程的扫描行搜索算法来实现反变换。王密等、耿迅等学者针对基于共线方程的扫描行搜索算法计算量大的问题，研究并提出了基于物方的扫描行快速搜索算法。该算法可适用于稳态推扫成像的卫星，但对动中成像(尤其是曲线成像)卫星会因假设条件不成立而难以适用。基于有理多项式模型的反变换可直接根据定义式计算像方坐标，但要求首先生成能精确替代严格几何模型的RFM。金淑英等人分析了积分时间跳变对RFM替代精度的影响，提出积分时间相等的虚拟扫描行方法生成高替代精度的RFM，进而完成反变换。但该方法仅考虑了积分时间，忽略了姿态抖动对RFM替代精度的影响，适用性较低。

由此可知，现有的反变换方法存在计算复杂且耗时较长的技术问题。

发明内容

本发明提出一种基于TDICCD推扫特性的快速反变换计算方法，用于解决或者至少部分解决现有的反变换方法存在计算复杂且耗时较长的技术问题。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种基于TDICCD推扫特性的快速反算计算方法，根据TDICCD正常成像条件下其视场中心视轴在地面的轨迹与CCD方向应该近似垂直的工作原理，推算出近似成像时间t，然后通过纠正镜头畸变和补偿偏流角残差，得到成像时刻，完成反算，得到影像坐标。

结合图1～图4，本发明提供的一种基于TDICCD推扫特性的快速反算计算方法，包括如下步骤：

S1：利用卫星下传的姿态、轨道数据、成像时间数据和相机参数，建立几何定位模型正变换；

S2：基于建立的几何定位模型的正变换计算CCD中心视轴的地表轨迹，其中，CCD中心视轴的地表轨迹与时间t具有函数关系；

S3：对于给定的地物点坐标，根据CCD中心视轴的地表轨迹与CCD方向之间关系、CCD中心视轴的地表轨迹与时间t具有的函数关系，获取地物点的近似成像时刻T0；

S4：根据S3中计算的成像时刻T0内插卫星成像位置、姿态，对于线阵CCD上的探元S，将相机内的成像指向分解为沿轨方向指向角和垂轨方向指向角，计算成像像点指向角根据设置的成像时刻增量计算沿轨指向角随成像时刻的增量关系；根据成像像点指向角计算T0时刻对应的成像像点的理论沿轨方向指向角根据沿轨指向角随成像时刻的增量关系以及更新成像时刻T0；