[发明专利]基于多定标场的光学卫星影像时变误差定标方法及系统

摘要

本发明提出一种基于多定标场的光学卫星影像时变误差定标方法及系统。为了准确标定出光学遥感卫星系统的外部参数，本发明在构建定标模型时考虑时间参数，建立安装角与归一化时间参数的多项式关系，并将其引入到卫星影像严格几何成像模型中构建时序化定标模型；按照一定时间序列选取覆盖多个定标场的影像为待定标影像，进行控制点量测；对选取的影像的时间做归一化处理；根据时序化定标模型建立误差方程利用建立的模型对遥感影像进行定标，该方法可行、有效，平差解算结果稳定、可靠。

主权项

1.一种基于多定标场的光学卫星影像时变误差定标方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立时序化定标模型，在严格几何成像模型基础上引入时间参数模拟相机安装角误差，获取沿轨像方残差、垂轨像方残差的函数模型F(XE)，G(XE)；所述时序化定标模型如下，其中，自变量t代表归一化的时间变量，(pitch(t),roll(t),yaw(t))为时间t下的相机安装角，外定标参数XE＝(ax0,ax1,ax2,ax3,bx0,bx1,bx2,bx3,cx0,cx1,cx2,cx3)为待解算参数；针对外定标参数XE＝(ax0,ax1,ax2,ax3,bx0,bx1,bx2,bx3,cx0,cx1,cx2,cx3)，在严格几何成像模型的基础上建立定标模型，严格几何成像模型公式如下，其中，(x,y)表示像点坐标，f表示焦距，Δf表示焦距的改正量，(X_g,Y_g,Z_g)表示地物点的物方坐标；(X_gps(t_gps),Y_gps(t_gps),Z_gps(t_gps))与(B_X,B_Y,B_Z)分别表示对地相机摄影中心在曝光时刻t_gps的物方坐标与GPS偏心误差；λ表示比例系数；分别表示由WGS84坐标系到J2000坐标系旋转矩阵、由J2000坐标系到卫星本体坐标系旋转矩阵以及由卫星本体坐标系到相机测量坐标系的旋转矩阵；令严格几何成像模型公式中其中，(U_x,U_y,U_z)为地面坐标在本体坐标系下的坐标，(X_gps(t),Y_gps(t),Z_gps(t))为时间t_gps下对地相机摄影中心的物方坐标，为相机安装角相应的卫星本体坐标系到相机测量坐标系的旋转矩阵，(a₁,a₂,a₃,b₁,b₂,b₃,c₁,c₂,c₃)为其中的元素；严格几何成像模型公式转化如下，其中，F(XE)，G(XE)分别表示沿轨像方残差、垂轨像方残差的函数模型；步骤2，按照一定时间序列选取覆盖多个定标场的影像为待定标影像，进行控制点量测；步骤3，对选取的影像的时间做归一化处理；步骤4，根据时序化定标模型建立误差方程，平差解算误差系数，实现方式如下，针对外定标参数XE＝(ax0,ax1,ax2,ax3,bx0,bx1,bx2,bx3,cx0,cx1,cx2,cx3)，建立误差方程式如下，V＝AX‑L P其中，A表示误差方程式的系数矩阵，X代表外定标参数改正数(dax0,dax1,dax2,dax3,dbx0,dbx1,dbx2,dbx3,dcx0,dcx1,dcx2,dcx3)，V表示误差方程的改正数，P是观测值的权矩阵；L是利用外定标参数当前值和控制点坐标所得误差向量；利用最小二乘平差计算X，X＝(ATPA)‑1(ATPL)利用更新外定标参数X_E的当前值，然后按照以上公式迭代进行参数解算，当外定标参数改正数均小于预设阈值时，迭代停止。