[发明专利]面阵相机大姿态角成像镜像几何畸变的物像映射还原方法

摘要

面阵相机大姿态角成像镜像几何畸变的物像映射还原方法，涉及航天面阵相机成像领域，主要解决现有面阵相机大姿态角成像条件下地物分辨率不一致导致像面图像镜像几何畸变的技术问题。本发明从面阵相机成像的原理出发，综合考虑面阵相机的工作原理、大姿态角成像时的投影映射关系及视场角不变原理，提出了面阵相机成像的还原过程，并给出了最佳矫正图像几何畸变的物像尺寸还原公式，方法简单易行，依据成像的逆过程即可实现对面阵相机大姿态角成像几何畸变的矫正。

主权项

1.面阵相机大姿态角成像镜像几何畸变的物像映射还原方法，其特征是，该方法由以下步骤实现：步骤一、读取面阵相机的横滚姿态角为时，设定面阵相机成像像面图像长宽方向的像素点的个数为I(m，n)，即长度方向有m列像素，宽度方向有n行像素；步骤二、计算所述面阵相机像面的不同列像素点对应的半视场角；设定像面上的x方向为卫星飞行方向，y方向为垂直卫星飞行方向，o′为像面中心点，第i列像素边缘为c′(xi,yi)，面阵相机焦距为f；将像面上每列像素从左至右依次编号，获得所述第i列像素边缘位置对应的半视场角ηi，E′为第i列像素中心点，i的范围为0式中：a为像面上单位像元尺寸；步骤三、计算面阵相机像面的不同列像素点对应的物距及地面像元分辨率；根据几何关系，求出第i列像素中心点E′与像面中心点o′相对于面阵相机镜头光心夹角β_i，卫星飞行高度H₀，地球赤道半径R，A为地心，E′对应的地面拍摄区域的物点为E，物点E对应的物距为面阵相机星下点成像像面不同列像素点对应的地面像元分辨率为GSD_βi；过面阵相机镜头光心点D作线段E’D的延长线至点B，使线段AB垂直于DB交于B点构造直角三角形ABE和直角三角形ABD；o为星下点，所述面阵相机镜头光心夹角β_i、以及GSD_βi的公式为：H＝H0+R步骤四、计算不同侧摆角对应的地面实际拍摄梯形区域内像素点个数及地面像元分辨率；计算面阵相机侧摆成像所拍摄区域的宽度，半视场角η_i所对应的面阵相机地面覆盖宽度d_i及其对应的像素点个数不同侧摆角时像面各列像素点对应的地面像元分辨率以及地面拍摄区域的物点所对应的物距用公式表示为：步骤五、对像面宽度方向像素点插值还原面阵相机实际拍摄区域；对图像的每列像依次迭代插值，即0：n，实现将像面图像还原成面阵相机大姿态角拍摄时所覆盖的实际地面区域。