[发明专利]考虑卫星综合运动的凝视成像仿真及质量评估方法及装置

摘要

本发明提供一种考虑卫星综合运动的凝视成像仿真及质量评估方法及装置，该方法包括：根据应用需求设计载荷物理参数指标；根据卫星平台设计指标，仿真理想状态下卫星运动轨迹并进行摄动因素改正；根据卫星运动轨迹及成像目标地理位置自动计算卫星凝视成像时刻的姿态机动角度，并进行偏流角校正；根据卫星运动轨迹、姿态数据及相机设计参数等生成理想凝视成像仿真图像；通过离散化曝光时间，生成曝光时间内带有卫星运动误差的瞬时仿真图像序列，并合成一次曝光的仿真图像，使用刃边法统计图像MTF值，对卫星综合运动下目标凝视成像质量评估。本发明实现了卫星综合运动下的目标凝视成像图像仿真，及考虑卫星综合运动的凝视成像图像质量评估。

主权项

1.一种考虑卫星综合运动的凝视成像仿真与质量评估方法，其特征在于，包括：根据应用需求，设计载荷物理参数指标；根据卫星平台设计指标，仿真理想状态下卫星运动轨迹，并进行摄动因素改正；根据卫星运动轨迹及成像目标地理位置，自动计算卫星凝视成像时刻的姿态机动角度，并进行偏流角校正；根据卫星运动轨迹及曝光时刻姿态数据、相机设计参数，高精度数字正射影像图DOM数据以及对应范围内的数字高程模型DEM数据，生成理想凝视成像仿真图像，所述理想凝视成像仿真图像为瞬时凝视成像仿真图像；通过离散化曝光时间，生成曝光时间内考虑卫星运动误差的瞬时仿真图像序列，并合成一次曝光的仿真图像，评估设计指标下卫星综合运动下目标凝视成像的成像质量；根据卫星运动轨迹及成像目标地理位置，自动计算卫星凝视成像时刻的姿态机动角度，并进行偏流角校正，包括：(1)定义姿态机动坐标系及转序，卫星姿态机动成像时采用俯仰pitch角和侧摆roll角机动；(2)由成像目标经纬度坐标，结合DEM数据，得到成像目标在地理坐标系中的坐标(LonT,LatT,HT)，转换到像空间坐标系下坐标(XTC,YTC,ZTC)；(3)根据某一成像时刻卫星在像空间坐标系中的坐标(XSC,YSC,ZSC)，计算卫星姿态机动后指向目标地物的矢量在像空间坐标系下的单位矢量Z′N；(4)计算姿态机动的旋转矩阵，根据转序计算姿态机动俯仰角pitch和侧摆角roll；(5)根据卫星轨道数据及相机参数，计算偏流角改正值，将其加在偏航角yaw上，输出姿态序列；根据卫星运动轨迹及曝光时刻姿态数据、相机设计参数，高精度DOM数据以及对应范围内的DEM数据，生成理想凝视成像仿真图像，包括：建立敏捷卫星目标凝视成像的严格几何模型；根据严格成像几何模型及DEM高程数据，由像方坐标迭代求解对应地面点坐标，并读取DOM数据中相应位置的纹理信息，通过灰度插值得到凝视成像仿真图像；根据卫星及载荷设计参数，离散化曝光时间，计算产生1/N个像素像移的时间间隔Δt，由曝光时间及合成图像时间间隔Δt，得到一次曝光内的瞬时成像时间序列，其中N>1，Δt小于曝光时间；根据瞬时成像时间序列插值出对应的卫星轨道序列和姿态序列；添加姿态指向精度、姿态稳定度、卫星平台颤振运动误差项，生成成像轨道、姿态数据；得到瞬时凝视成像仿真图像序列，并合成一次曝光时间的仿真图像；使用刃边法计算理想仿真图像与合成仿真图像的MTF曲线，评估目标凝视成像的成像质量。