[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

说明书

本发明提供了一种光学卫星多面阵传感器片间无缝几何定标方法，包括以下步骤：步骤1，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；步骤2，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；步骤3，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；步骤4，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；步骤5，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。本发明可以实现光学卫星多面阵传感器片间无缝几何定标，从而提升卫星影像产品的内部几何精度。

技术领域

本发明涉及属于光学遥感卫星数据几何处理技术领域，尤其涉及一种光学卫星多面阵传感器片间无缝几何定标方法。

背景技术

类似于线阵推扫式光学遥感卫星，面阵成像光学遥感卫星通常采用多个面阵传感器拼接成像的方式，实现大幅宽成像的应用需求。为了实现多面阵传感器所获取分片影像的高精度几何拼接和卫星影像产品的高精度几何定位，需要获取每一片面阵传感器的精确成像参数，包括相机安置角、相机主点和主距、镜头畸变等。

目前，基于地面定标场的在轨几何定标方法是获取卫星传感器精确成像参数的最有效方法之一，已被广泛应用于光学遥感卫星数据地面处理系统当中，并取得了很好的应用效果。对于光学卫星多面阵传感器在轨几何定标而言，地面定标场参考数据(数字正射影像和数字高程模型)覆盖的区域范围需要大于所有分片影像覆盖的地面区域总范围，以使得每一片分片影像上都能够获得均匀分布的地面控制点。

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：

现有的方法，受定标场内地物变化、影像数据采集时间差异等因素的影响，往往难以从参考数据中获取大量均匀分布的地面控制点。定标处理过程中，当相邻分片影像重叠区域内地面控制点缺乏或者控制点分布不均匀时，求解出的内参数通常难以精确描述多片重叠区域处的几何畸变，以至于产生片间错位现象，难以取得优于0.3像素甚至更高的片间拼接精度，从而降低卫星影像产品的内部几何精度。

发明内容

针对现有技术在光学卫星多面阵传感器在轨几何定标方面存在的不足，本发明提供了一种光学卫星多面阵传感器片间无缝几何定标方法。本发明在分片影像上控制点提供的绝对基准的基础上，利用相邻分片影像之间的连接点提供的片间几何一致性约束，联合求解多面阵传感器的内定标参数，来实现光学卫星多面阵传感器片间无缝几何定标。

本发明提供了一种光学卫星多面阵传感器片间无缝几何定标方法，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：