CN102749623B

CN102749623B - 一种基于靶标的高精度遥感卫星地面采样距离测试方法

Info

Publication number: CN102749623B
Application number: CN2012102437377A
Authority: CN
Inventors: 林军; 喻文勇
Original assignee: China Center for Resource Satellite Data and Applications CRESDA
Current assignee: China Center for Resource Satellite Data and Applications CRESDA
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2032-07-13
Also published as: CN102749623A

Abstract

一种基于靶标的高精度遥感卫星地面采样距离测试方法，(1)铺设扇形辐射状靶标，保证靶标能够对垂轨和沿轨两个方向同时进行检测；(2)安排卫星成像，分析靶标图像数据，根据靶标实际成像效果，计算地面采样距离；具体如下：(2.1)确定扇形辐射状靶标圆心在卫星影像的位置o(x₀，y₀)；(2.2)确定恰好采样点像素坐标(x，y)；(2.3)计算各外缘标记点到扇形辐射状靶标圆心的距离的均值

以及扇形原点到恰好采样点行或列的距离L；(2.4)根据扇形辐射状靶标的半径及卫星侧摆角度为a，确定高精度遥感卫星垂轨或者沿轨方向地面采样距离R，

。

Description

一种基于靶标的高精度遥感卫星地面采样距离测试方法

技术领域

本发明涉及一种遥感卫星地面采样距离检测方法，特别涉及高分辨率卫星地面采样距离检测方法。

背景技术

地面采样距离是指卫星所成图像中每个像元所代表的实际地面距离的大小，是反映图像分辨率的重要指标。

对于地面采样距离方法较多，一般采用高精度遥感图像测量大型典型地物距离结合卫星遥感图像上同一地物实际像素计算求得，但此方法计算精度受多种因素影响，例如高精度遥感影像本身精度、空间采样等，同时地面采样距离受卫星高度、侧摆、纬度等方面影响，很难给出一个准确的定值。因此需要提出一种地面采样距离的检测方法，给出严格准确地面采样距离值。到目前为止，尚未见国内外文献资料中有关地面采样距离的严格检测方法。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种高精度的基于靶标的高精度遥感卫星地面采样距离测试方法。

本发明的技术解决方案是：一种基于靶标的高精度遥感卫星地面采样距离测试方法，步骤如下：

(1)铺设扇形辐射状靶标，保证靶标能够对垂轨和沿轨两个方向同时进行检测；

(2)安排卫星成像，分析靶标图像数据，根据靶标实际成像效果，计算地面采样距离；具体如下：

(2.1)确定扇形辐射状靶标圆心在卫星影像的位置o(x₀，y₀)；

(2.2)在靶标图像上分别对行方向上相邻像元DN值相减，列方向上相邻像元DN值相减，将每行相邻像元DN差值连续大于3的最多个数记为N_i(i＝1，2，…，m；m为图像的总行数)；每列相邻像元DN差值连续大于3的最多个数记为N_j(j＝1，2，…，n；n为图像的总列数)；将N_i、N_j最大时对应的i、j作为恰好采样点像素坐标(x，y)；

(2.3)在扇形辐射状靶标外缘取n个标记点，计算各个标记点到扇形辐射状靶标圆心的距离，并计算各外缘标记点到扇形辐射状靶标圆心的距离的均值

所述的n＞5；同时计算扇形原点o(x₀，y₀)到恰好采样点行或列的距离L；

(2.4)根据扇形辐射状靶标的半径及卫星侧摆角度为a，确定高精度遥感卫星垂轨或者沿轨方向地面采样距离R，

本发明与现有技术相比有益效果为：

本发明利用卫星对扇形辐射状靶标成像，实现了高分辨率卫星地面采样距离的精确测量，较传统方法精度更高，地面采样距离测量结果更为稳定。传统方法计算精度受多种因素影响，例如高精度遥感影像本身精度、典型地物边缘扩散使得地物边缘识别存在一定偏差等，测量精度不高，测量结果不稳定；本方法从根本上克服了上述问题，恰好采样行(列)误差小于0.5像素，对应的地面采样距离误差小于0.1米，所以可以更为精确的测量地面采样距离。

附图说明

图1为本发明辐射状分靶标卫星影像示意图；

图2为本发明方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细介绍，如图1所示，本发明方法步骤如下：

(1)扇形靶标设计如下：

1)要求扇形辐射状靶标的高反射率和低反射率靶标由圆心向外等比扩展，在相同的半径上具有相同的宽度；

2)辐射状靶标一般要求黑白靶条的对比度大于5∶1；

3)扇形辐射状靶标角度需大于90度，一般此角度为110度，如图1所示；

4)同时保证卫星飞行方向与扇形辐射状靶标一侧边缘有5度以上夹角；

5)扇形辐射状靶标外缘黑色、白色靶标宽度应大于载荷分辨率的1.2倍，一般此距离为0.5-5m；

6)扇形辐射状靶标弦径比为1∶15-1∶35，一般采用1∶26；

7)记录靶标信息，包括准确的经纬度信息、外缘黑白靶标间隔等信息。

此时可以保证靶标可对垂轨和沿轨两个方向同时进行测量。

(2)选择靶标区域无云天气，安排成像，如有侧摆需要记录侧摆信息；

(3)靶标分析

3.1确定圆心

由于在实际布设靶标中，考虑到实际卫星的分辨率，减少布设工作量，扇形辐射状靶标圆心周边一般不铺设靶标，需要根据真实卫星成像情况，确定靶标圆心在卫星影像的位置。

水平方向能完整清晰可见的一条靶标的延长线与竖直方向能完整清晰可见的一条靶标的延长线的交点即为扇形辐射状靶标在图像上的圆心，记录圆心标记点坐标(x₀，y₀)。

3.2分析恰好采样行(列)的位置

1.垂轨方向恰好采样行位置计算

1)在靶标图像上行方向上相邻像元DN值相减，

S_i，j＝|DN_i，j+1-DN_i，j|(j＝1，2，…，n，i＝1，2，…，m；n为图像的总列数，m为图像的总行数)i为行号，j为列号；

2)计算S_i，j(i＝1，2，…，m；m为图像的总行数)，每行连续大于3的最多个数，记为N_i；

3)N_i(i＝1，2，…，m；m为图像的总行数)最大时，i记为x；

x为恰好采样行的行号。

2.沿轨方向恰好采样行位置计算

1)在靶标图像上列方向上相邻像元DN值相减，

S_i，j＝|DN_i+1，j-DN_i，j|(i＝1，2，…，m，j＝1，2，…，n；n为图像的总列数，m为图像的总行数)i为行号，j为列号；

2)计算S_1，J(j＝1，2，…，n；n为图像的总列数)，每列连续大于3的最多个数，记为N_j；

3)N_j(j＝1，2，…，n；n为图像的总列数)最大时，i记为y；

y为恰好采样列的列号。

3.3标记扇形辐射状靶标外缘标记点(x′_i，y′_i)(i＝1，2，…，n；n应大于5)，记录标记点坐标。

3.4计算地面采样距离

1)扇形原点o(x₀，y₀)到恰好采样行(列)的距离为L，

对于垂轨方向：

L = \sqrt{{(x - x_{0})}^{2}}

对于沿轨方向：

L = \sqrt{{(y - y_{0})}^{2}}

2)计算扇形辐射状靶标外缘标记点(x′_i，y′_i)(i＝1，2，…，n；n应大于5)到扇形原点o(x₀，y₀)的距离L′_i，

L_{i}^{'} = \sqrt{{(x_{i}^{'} - x_{0})}^{2} + {(y_{i}^{'} - y_{0})}^{2}}

然后求出扇形辐射状靶标外缘各标记点到原点的平均距离

{\overset{&OverBar;}{L}}^{'} = \frac{Σ_{i = 1}^{n} L_{i}^{'}}{N}

3)最后根据辐射靶标的半径r，求出垂轨或者沿轨方向地面采样距离R′。

R^{,} = L * r / {\overset{&OverBar;}{L}}^{,}

4)卫星侧摆角度为a，则地面采样距离R

R＝R’*cosa

本发明利用卫星对扇形辐射状靶标成像，恰好采样行(列)误差小于0.5像素，对应的地面采样距离误差小于0.1米，实现了高分辨率卫星地面采样距离测量的技术问题，较传统方法精度更高，地面采样距离测量结果更为稳定。

本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。

Claims

1.一种基于靶标的高精度遥感卫星地面采样距离测试方法，其特征在于步骤如下：

(2.1)确定扇形辐射状靶标圆心在卫星影像的位置o(x₀，y₀)；

(2.2)在靶标图像上分别对行方向上相邻像元DN值相减，列方向上相邻像元DN值相减，将每行相邻像元DN差值连续大于3的最多个数记为N_i，i＝1，2，...，m；m为图像的总行数；每列相邻像元DN差值连续大于3的最多个数记为N_j，j＝1，2，...，n；n为图像的总列数；将N_i、N_j最大时对应的i、j作为恰好采样点像素坐标(x，y)；

所述的n＞5；同时计算扇形原点到恰好采样点行或列的距离L；

(2.4)根据扇形辐射状靶标的半径r及卫星侧摆角度为a，确定高精度遥感卫星垂轨或者沿轨方向地面采样距离R，