[发明专利]光学立体测绘卫星相机的自主在轨几何定标方法及系统

说明书

本发明提供光学立体测绘卫星相机的自主在轨几何定标方法及系统，包括选取立体测绘卫星获取的同一地区具有超过50％重叠的立体像对，并在影像重叠区域匹配具有多度重叠的同名点；拟合探元指向角构建相机的定标模型，然后将定标模型引入到光学卫星影像的严格几何成像模型中建立立体测绘卫星相机的自主在轨几何定标模型；基于立体像对的立体约束条件，采用多片前方交会的方法解算每个连接点对应的物方高程值；对于每个相机，利用相应获取的影像对上的同名点构建误差方程式，基于高程值，采用最小二乘方法解算定标参数改正值，并更新相机参数；返回重复直到连续两次解算的内参数的差值小于预设的限差时，得到立体测绘卫星相机的自主在轨几何定标结果。

技术领域

本发明属于遥感影像处理领域，涉及一种光学立体测绘卫星相机的自主在轨几何定标方法及系统。

背景技术

在轨几何定标是光学卫星几何预处理的一个重要环节，是改善影像几何质量的有效手段。常用的在轨几何定标方法是利用地面控制场参考影像作为绝对约束来优化星载相机的成像参数，总体来说这种方法已发展成熟，并取得了较好的工程应用效果。然而，这种方法由于过度依赖地面定标场而存在固有的缺陷，主要体以下四个方面：1)昂贵的定标场建设和维护成本提高了在轨几何定标的代价；2)随着卫星影像幅宽的增大，从已有的参考数据匹配的控制点的分布已经无法满足在沿CCD(charge-coupled device)线列方向覆盖卫星影像的需求，这无疑会降低在轨标定的精度；3)过境定标场区域的无云影像的选取受天气影响较大，加之卫星较长的重访周期会进一步降低在轨几何定标的时效性；4)定标场数据通常采用航空摄影测量的方式生产，因此卫星影像与参考数据影像之间的异源匹配精度一定程度会影响几何内定标的精度。

针对传统方法在无定标场条件下的局限性，本领域亟待提出新的定标技术方案。

发明内容

本发明所要解决的问题是光学立体测绘卫星相机的自主在轨几何定标的问题。

本发明的技术方案提供一种光学立体测绘卫星相机的自主在轨几何定标方法，包括以下步骤，

步骤1，选取立体测绘卫星获取的同一地区具有超过50％重叠的两个立体像对，并在影像重叠区域匹配具有多度重叠的同名点；

步骤2，采用三次多项式拟合探元指向角构建相机的定标模型，然后将定标模型引入到光学卫星影像的严格几何成像模型中建立立体测绘卫星相机的自主在轨几何定标模型；

步骤3，根据步骤2所得自主在轨几何定标模型，基于立体像对的立体约束条件，采用多片前方交会的方法解算每个连接点对应的物方高程值；

步骤4，对于每个相机，利用相应获取的影像对上的同名点构建用于定标参数解算的误差方程式，基于步骤3得到的高程值，采用最小二乘方法解算定标参数改正值，并更新相机参数；

步骤5，返回重复步骤3和4直到连续两次解算的内参数的差值小于预设的限差时，结束迭代，得到立体测绘卫星相机的自主在轨几何定标结果。

而且，步骤1中，在影像重叠区域匹配具有多度重叠的同名点时，在待定标影像对的行方向上较短的一段区域内匹配同名点。

而且，步骤2中，所述光学卫星影像的严格几何成像模型，是顾及侧视成像外参数统一特性的光学相机成像严格几何模型，实现如下，

设相机安装矩阵为卫星本体坐标系到相机坐标系的变化矩阵，分解为矩阵和修正矩阵其中，设计矩阵直接根据相机三个安装角的设计值(p₀,r₀,y₀)确定，而修正矩阵则根据三个待解算的旋转角确定，

进而构建顾及侧视成像外参数统一特性的光学相机成像严格几何模型如下，