[发明专利]一种光学卫星多面阵传感器片间无缝几何定标方法

权利要求书

1.一种光学卫星多面阵传感器片间无缝几何定标方法，其特征在于，包括：

S1：针对每一片面阵传感器采集的分片影像，通过分片影像和参考数据的密集匹配，获得分片影像上的控制点，其中，参考数据包括数字正射影像和数字高程模型；

S2：针对多面阵传感器采集的相邻分片影像，通过影像匹配方法，获得相邻分片影像之间的连接点；

S3：根据光学卫星面阵传感器的成像机理，构建面阵成像卫星在轨几何定标模型，如式(1)所示：

其中，(X_GPS,Y_GPS,Z_GPS)为GPS天线相位中心在WGS 84坐标系下的空间直角坐标；(B,L,H)为地面点在WGS 84坐标系下的地理坐标；a为地球长半轴；e为地球椭球第一偏心率；为WGS 84坐标系至J2000坐标系的旋转矩阵；为J2000坐标系至卫星本体坐标系的旋转矩阵；为卫星相机在卫星本体坐标系下的安置矩阵；λ为比例因子；(φ_x,φ_y)为地面点对应的成像探元在相机坐标系下的指向角；

式(1)中，由卫星相机在卫星本体坐标系下的三个安置角(p,r,y)构成，称为外定标参数；成像探元的指向角模型表示为：

式中，(s,l)为探元编号；(a₀,a₁,...,a₉,b₀,b₁,...,b₉)为探元指向角模型系数，称为内定标参数；

S4：以多片面阵传感器的中间片作为基准片，利用基准片影像上匹配获得的控制点，求解出在轨几何定标模型中的外定标参数；

S5：利用所有分片影像上的控制点和相邻分片影像之间的连接点，联合求解每一片面阵传感器的内定标参数；

其中，步骤S5包括：

S5.1：在式(1)中，令则式(1)中第一式和第二式分别除以第三式，得进一步令

式中，

S5.2：针对每一片分片影像上的每一个控制点，根据式(3)构建误差方程：

V_g＝C_gS-L_g (4)

式中，为控制点残差矩阵；为常数项矩阵；

为未知数偏导数构成的设计矩阵；S＝[… da_0,k da_1,k … da_8,k da_9,k db_0,k db_1,k … db_8,k db_9,k …]^T为未知数改正量矩阵；其中，下标g表示控制点，下标k＝1,2,…,m，表示第k片分片影像，m为分片影像数量；下标i＝1,2,…,n_g，表示第k片分片影像上的第i个控制点，n_g表示控制点数量；

S5.3：针对所有相邻分片影像之间的连接点，根据式(3)构建误差方程：

V_t＝C_tS+D_tT-L_t (5)

式中，V_t、C_t、L_t的含义同式(4)；为未知数偏导数构成的设计矩阵；T＝[… dB_j dL_j …]^T为未知数改正量矩阵；其中，下标t表示连接点，下标j＝1,2,…,n_t，表示第k片分片影像上的第j个连接点，n_t表示连接点数量；

S5.4：根据式(4)和式(5)，按照最小二乘平差原理，依次求解未知数S和T：

式中，

S5.5：利用式(6)求解出的S和T，对内定标参数和连接点地理坐标进行替代更新：

式中，q为迭代次数；

S5.6：重复步骤S5.2至S5.5，直至平差迭代收敛，求解获得内定标参数。