CN103115631A - 遥感相机成像参数误差校正系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种遥感相机成像参数误差校正系统及方法，主要解决现有遥感相机成像参数误差难以准确检测及校正的问题。本发明的系统包括地面控制中心，星载遥感相机和数字图像模糊像移量检测单元三个组成部分。参数校正的实现步骤为：1、地面控制中心向卫星发送控制信号；2、遥感相机成像；3、输入遥感图像；4、检测模糊像移量；5、估算遥感相机的成像参数误差；6、通过地面控制中心发送控制信号进行相机系统参数校正；7、判断遥感相机成像参数是否校正完。本发明在不增加任何遥感相机负载的情况下，实现高精度、低代价、高实时性的星载遥感相机成像参数校正，同时，大大提升了在轨遥感相机的成像质量。

Description

遥感相机成像参数误差校正系统及方法

技术领域

本发明属于数字图像技术领域，更进一步涉及遥感相机系统参数校正领域中遥感相机成像参数误差校正系统及方法。本发明以在轨图像实时分析为核心，地面参数控制为手段，通过地面控制中心，星载遥感相机和数字图像模糊像移量检测单元三个组成部分的配合，建立星下检测，星上校正的成像质量提升框架。本发明可用于采用积分时延电耦合器件(TDI-CCD)成像的星载高分辨率遥感相机的系统参数精调和成像质量提升。

背景技术

星载遥感成像是对地观测的重要手段之一，在国家安全、国民经济、科学研究和人民生活等方面有重要作用。由系统参量误差造成的图像模糊严重制约我国高分相机分辨率提高，是我国重大高分专项亟待解决的难题之一。TDI-CCD是一种特殊的CCD器件，TDI(Time Delay and Integration)是一种扫描方式，是一项能够增加线扫描传感器灵敏度的技术，它基于对同一目标多次曝光，延长积分时间，增加光能收集，大幅度提高信号强度。TDI-CCD具有不牺牲空间分辨能力的情况下，提高相机的灵敏度和信噪比等特性，是未来对地观测光学遥感器发展的关键技术和重要研究方向。虽然TDI-CCD由于其特殊的阵列结构和扫描方式在提高分辨率和能量利用率以及降低噪声等方面优于普通线阵CCD，但在其在轨工作过程中，由于特殊的工作方式和工作环境会带来各种系统参量误差，例如由于航天相机所处的工作环境和条件，卫星平台飞行姿态的变化(仰俯、翻滚、偏航)、环境温度变化、长焦距光学系统的离焦、轨道速高比的变化、地球的自传、成像系统在动态基座上进行动态成像从而导致载体振动、飞行速度、高度变化等因素的影响造成的各种系统参量误差，不同系统参量误差会在相机积分过程中产生不同方式和程度的模糊像移量，降低成像分辨率、系统传函以及图像质量。如何准确检测并降低系统参量误差，提高成像质量已经成为制约我国高分辨率星载对地观测技术发展的主要瓶颈问题之一。

对于低质量成像造成的图像模糊，传统处理方法有两类，一类是主动式处理方式，即通过对相机工作状态的实时监测诊断系统误差参量，并调整相机工作状态，进而提高成像质量，以主动的方式解决问题。主动式处理方式的关键技术在于系统误差参量估计的方法和精度。

中国科学院光电技术研究所申请的专利“航测相机的像移补偿机构”(申请号：00259990.2申请日：2000.12.29公开号：CN2457632公开日：2001.10.31)中公开了一种航测相机的像移补偿机构。该机构是将CCD相机置于摄影物镜上方的导轨中，并可沿轴向移动，压电陶瓷驱动器像移补偿机构的一端固定于连接摄影物镜的基座上，另一端的球面与CCD相机形成点面接触，改善了原有遥感相机的定位精度，响应速度，分辨率等特点。该补偿机构的不足之处在于：该检测系统只能改善原有遥感相机的成像效果，对已出现的系统误差，不能进行检测和校正。

北京凌云光视数字图像技术有限公司申请的专利“航空全帧转移型面阵CCD相机像移补偿方法”(申请号：200710117666.5申请日：2007.06.21公开号：CN101078622公开日：2007.11.28)中公开的一种航空全帧转移型面阵CCD相机像移补偿方法，采用机械快门与电子快门相结合，并根据飞机速高比改变CCD行频驱动的纯电学像移补偿方法，完成航空摄影中的像移补偿。该补偿系统存在的不足是：该补偿系统直接搭载在星载成像系统中，它的存在会增加卫星负载和功耗，实现代价较大，并且只能校正单一的系统参量误差。

哈尔滨工业大学申请的专利“空间光学遥感传感器的像移补偿方法”(申请号：201010173674.3申请日：2010.05.17公开号：CN101825475A公开日：2010.09.08)中涉及一种像移补偿方法，建立从地面目标到像点的五个坐标系，根据矢量间的旋转和平移原理，进行多次坐标转换，在相机坐标系中描述目标和像点的位置，得到卫星对目标成像时的像移速度矢量计算公式以及目标位置的计算方法，然后获得像移速度矢量，用于对空间光学遥感传感器的像移补偿。

中国科学院上海技术物理研究所申请的专利“TDI-CCD相机实时像移数字补偿系统及补偿方法”(申请号：201110071314.7申请日：2011-03-23公开号102158651A公开日2011-08-17)中公开一种TDI-CCD的实时数字像移补偿系统及其补偿方法。该像移数字补偿方法利用了推扫速度和TDI-CCD电荷转移速度比值的先决条件，从积分方向像移产生的机理反演推导出像移补偿的IIR滤波器形式，结合IIR滤波器的硬件结构，采用流水线的方式实现了采集过程中数字像移补偿的实时系统，在计算过程中采用扩充位数的有符号数来防止数据溢出和提高运算精度。该方法存在的不足之处是：只能针对一种单一的像移因素进行检测和校正，而造成图像模糊的误差参量种类数量繁多，不可能对每一种误差参量都设置相应的检测系统，并且校正系统搭载在星载成像系统上，增加了卫星的负载和功耗，实现代价较大。

另一种是被动式处理，即通过数字图像处理的方式从质量较差的模糊遥感图像获得高质量遥感图像，这一过程称为图像恢复。该类处理方法很多，如W.K.Pratt.在文章“Generalized wiener filter computation techniques[J]”(IEEE Transactions on Computers，1972，21(7)：636～641)，以及W.R.Wu和A.Kundu在文章“Image estimation using fastmodified reduced update kalman filter[J]”(IEEE Transactions On Signal Processing.1992，40(4)：915～926.)中提出的基于滤波的图像处理方法；V Barakat，B.Guilpart，R.Goutte等人在文章“Model-based Tikhonov-Miller image restoration[C]”(IEEE Conf.on ImageProcessing，1997：310～313)中提出的正则化的图像处理方法；M.Jung，E.Resmerita和L.A.Vese在文章“Dual norm based iterative methods for image restoration[J]”(Journalof Mathematical Imaging and Vision.2012，44(2)：128～149)中提出的最大熵法；W.S.Dong，L.Zhang，G.M.Shi和X.L.Wu在文章“Image deblurring and super-resolution by adaptivesparse domain selection and adaptive regularization[J]”(IEEE Transactions on ImageProcessing，2011，20(7)：1838～1857.)中提出的字典学习法。以及R.Zeyde，M.Elad和M.Protter在文章“On single image scale-up using sparse-representations”(Curves andSurfaces Lecture Notes in Computer Science，2012：711～730)中提出的稀疏表示法。该类方法存在的不足之处是：该方法只针对图像进行质量提升，而对成像质量不做任何改进，这样的处理方式会导致两个无法克服的问题：(1)一旦成像系统产生模糊，就需要对每一幅该成像系统获取的每一幅图像都进行恢复处理，地面系统计算压力大；(2)对系统参量误差不进行校正和调整，系统参量误差可能随时间推移而越来越大，导致图像质量越来越差，成像过程中损失的信息越来越多，进而给恢复带来更多困难。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，充分利用星载遥感成像的特点，提出一种基于单轨双控的相机系统参量误差检测及校正方法，该方法以在轨图像实时分析为核心，地面参数控制为手段，建立星下检测，星上校正的成像质量提升框架，有效的避免上述主动式和被动式成像质量提升方法的主要缺点，在不增加星载遥感相机系统负载的情况下实现高精度、低代价、高实时性的遥感相机成像参数校正系统。

本发明的具体思路是：在现有遥感相机成像参数校正的基础上，通过地面控制中心发送控制信号给遥感相机，增大遥感相机的系统参量误差。遥感相机将对地观测成像的遥感图像下传给地面控制中心，地面控制中心将得到的遥感图像传送给数字图像模糊像移量检测单元。数字图像模糊像移量检测单元计算遥感图像的系统参量误差，并将该系统参量误差经由地面控制中心上传到遥感相机，完成对相机系统参量误差的校正。

为了实现上述目的，本发明的系统包括地面控制中心，星载遥感相机和数字图像模糊像移量检测单元；其中，

所述地面控制中心，用于向卫星发送控制信号，接收星载遥感相机下传的遥感图像，将星载遥感相机下传的遥感图像数据输入给数字图像模糊像移量检测单元，以及接受数字图像模糊像移量检测单元输出的遥感相机成像参数误差。

所述星载遥感相机，用于接收地面控制中心发送来的控制信号，按照控制信号的要求调整自身的工作状态，对地观测成像，并将其获取的图像数据发送给地面控制中心。

所述数字图像模糊像移量检测单元，用于对地面控制中心发送来的遥感图像进行模糊像移量检测，并通过检测出的模糊像移量反推遥感相机成像参数误差，将反推出的遥感相机成像参数误差输出给地面控制中心。

为了实现上述目的，本发明的方法包括如下步骤：

(1)地面控制中心向卫星发送控制信号

1a)从遥感相机的多种成像参数中选定需要被检测和校正的遥感相机成像参数。

1b)地面控制中心将所选定的遥感相机成像参数，按照设定的增大幅度增大误差，获得误差被增大的成像参数。

1c)将误差被增大的成像参数作为控制信号发送给遥感相机。

(2)遥感相机成像

2a)遥感相机按照接收到的控制信号的要求，改变自身的工作状态。

2b)遥感相机对地观测成像，获得一轨遥感图像。

2c)遥感相机将获得的一轨遥感图像下传给地面控制中心。

(3)输入遥感图像

地面控制中心将接收到的一轨遥感图像输入数字图像模糊像移量检测单元。

(4)检测模糊像移量

4a)数字图像模糊像移量检测单元对接收的一轨遥感图像进行傅里叶变换，得到一个二维傅里叶系数矩阵。

4b)数字图像模糊像移量检测单元对二维傅里叶系数矩阵进行同态变换，得到一个二维的频谱同态空间系数矩阵。

4c)数字图像模糊像移量检测单元对二维频谱同态空间系数矩阵沿垂直于遥感图像模糊方向的维度进行累加，得到一个一维同态空间投影向量。

4d)数字图像模糊像移量检测单元将一维同态空间投影向量的长度除以2，得到同态空间投影向量的轴对称中心的位置坐标。

4e)数字图像模糊像移量检测单元采用滑窗邻域比较的方法，在同态空间投影向量中得到幅度极小值点的位置坐标。

4f)数字图像模糊像移量检测单元用幅度极小值点的位置坐标的值减去步骤4d)中得到的同态空间投影向量轴对称中心的位置坐标的值，获得遥感图像的模糊像移量的大小。

(5)数字图像模糊像移量检测单元通过遥感图像的模糊像移量，估算遥感相机的成像参数误差。

(6)数字图像模糊像移量检测单元将遥感相机的成像参数误差输出到地面控制中心。

(7)地面控制中心将收到的遥感相机的成像参数误差作为控制信号发送给遥感相机。

(8)遥感相机按照接收到的控制信号的要求，改变自身的工作状态。

(9)地面控制中心判断所有需要被校正的遥感相机成像参数是否校正完，如果仍有需要校正的遥感相机成像参数，则转至步骤(1)；如果所有遥感相机成像参数均被校正完毕，则转至步骤(10)。

(10)结束校正过程。

本发明与现有的技术相比具有以下优点：

第一，本发明采用了星下检测的方法，克服了现有技术中将补偿系统直接搭载在星载成像系统上，增加卫星负载和功耗，实现代价较大的不足，使得本发明以低代价提升了星载遥感相机的成像质量。

第二，本发明采用了星上校正的方法，克服了现有图像处理技术处理方式被动，工作量大，图像恢复难度大的不足，使得本发明能够实现对遥感图像的实时分析，对遥感相机成像质量的提高具有高精度和高实时性。

第三，本发明采用频谱同态空间投影的方法估算遥感图像的模糊像移量，对任何由系统参量误差造成的成像模糊都能有效的检测及校正，且对不同的处理对象，只需改变地面检测算法，无须改变星上相机系统的电路结构，克服了现有技术校正参数单一，实施难度高，检测精度低的不足，使本发明扩大了遥感相机系统参量误差的检测范围，检测方法更加灵活，能够对遥感图像模糊因素进行高精度检测。

第四，本发明采用人为加大系统参量误差，增大该系统参量误差造成的图像模糊程度的方法，将原本远低于模糊检测检出度的模糊像移量增大至有效检测范围之内，克服了现有技术基于图像分析的模糊像移量检测方法检出精度过低的不足，使本发明提高了对星载遥感相机系统参量误差检测的准确度。

第五，本发明采用向遥感相机发射控制信号使其系统参量误差远大于原来的系统参量误差的方法，克服了现有技术中对实际系统参量误差方向判断有误的不足，使得本发明不需要额外增加算法判断系统参量的方向，降低了算法复杂度和对误差方向判断错误的风险，提高了系统可靠性。

附图说明

图1为本发明的系统框图；

图2为本发明方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图1，对本发明的系统做进一步描述。

遥感相机成像参数误差校正系统，包括地面控制中心，星载遥感相机和数字图像模糊像移量检测单元。

地面控制中心设定遥感相机成像参数误差的增大幅度，给遥感相机发送可以改变相机状态的控制信号，接收遥感相机下传的遥感图像，并将遥感图像输入到数字图像模糊像移量检测单元，以及接收数字图像模糊像移量检测单元输出的遥感相机成像参量误差，是遥感相机和数字图像模糊像移量检测单元的连接部分。星载遥感相机搭载于卫星上，采用积分时延电耦合器件TDI-CCD成像模式，可以按照接收到的控制信号的要求改变自身的工作状态，并对地观测成像，将获得的遥感图像下传给地面控制中心。数字图像模糊像移量检测单元接收到地面控制中心输入的遥感图像，并计算其模糊像移量，通过模糊像移量估算遥感相机的成像参数误差，并将得到的成像参数误差输出到地面控制中心，数字图像模糊像移量检测单元完成本发明中所有有关数字图像处理的计算工作。

地面控制中心，用于向卫星发送控制信号，接收星载遥感相机下传的遥感图像，将星载遥感相机下传的遥感图像数据输入给数字图像模糊像移量检测单元，以及接受数字图像模糊像移量检测单元输出的遥感相机成像参数误差。

星载遥感相机，用于接收地面控制中心发送来的控制信号，按照控制信号的要求调整自身的工作状态，对地观测成像，并将其获取的图像数据发送给地面控制中心。

数字图像模糊像移量检测单元，用于对地面控制中心发送来的遥感图像进行模糊像移量检测，并通过检测出的模糊像移量反推遥感相机成像参数误差，将反推出的成像参数误差输出给地面控制中心。

下面结合附图2，对本发明的方法做进一步的描述，其步骤如下：

步骤1，地面控制中心向卫星发送控制信号

从遥感相机的多种成像参数中选定需要被检测和校正的遥感相机成像参数。遥感相机的多种成像参数是指，遥感相机在成像过程中可以在地面控制幅度大小的所有成像参数。

地面控制中心将所选定的遥感相机成像参数，按照设定的增大幅度增大误差，获得误差被增大的成像参数。遥感相机成像参数误差的增大幅度是指，地面控制中心将遥感相机幅度大小可控的成像参数误差，按照数字图像模糊像移量检测单元检测门限为3～5个像素的要求设定增大幅度。将误差被增大的成像参数作为控制信号发送给遥感相机。

步骤2，遥感相机成像

遥感相机按照接收到的控制信号的要求，改变自身的工作状态。遥感相机对地观测成像，获得一轨遥感图像。遥感相机将获得的一轨遥感图像下传给地面控制中心。

步骤3，输入遥感图像

地面控制中心将接收到的一轨遥感图像输入数字图像模糊像移量检测单元。

步骤4，检测模糊像移量

4a)数字图像模糊像移量检测单元对接收的一轨遥感图像进行傅里叶变换，得到一个二维傅里叶系数矩阵，其具体公式为：

$\mathrm{FFT}\_\mathrm{im}(u,v)=\underset{x=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{y=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}f(x,y)e^{-j2\mathrm{\π}(\mathrm{ux}/M+\mathrm{vy}/N)}$

其中，FFT_im(u，v)为遥感图像的二维傅里叶系数矩阵，f(x，y)为大小是M×N的遥感图像，x＝0，1，2...M-1，y＝0，1，2...N-1，u＝0，1，2...M-1，v＝0，1，2...N-1。

4b)数字图像模糊像移量检测单元对二维傅里叶系数矩阵进行同态变换，得到一个二维的频谱同态空间系数矩阵，其公式为：

L_im＝log(|FFT_im|)

其中，L_im为遥感图像f(x，y)的二维频谱同态空间系数矩阵，log为取对数函数，FFT_im(u，v)为遥感图像的二维傅里叶系数矩阵。

4c)数字图像模糊像移量检测单元对二维频谱同态空间系数矩阵沿垂直于遥感图像模糊方向的维度进行累加，得到一个一维同态空间投影向量。

4d)数字图像模糊像移量检测单元将一维同态空间投影向量的长度除以2，得到同态空间投影向量的轴对称中心的位置坐标。

4e)数字图像模糊像移量检测单元采用滑窗邻域比较的方法，在同态空间投影向量中得到幅度极小值点的位置坐标，具体步骤如下：

第一步，以同态空间投影向量中待检测的元素为中心建立滑窗。

第二步，分别将滑窗的中心元素与滑窗内其它元素的幅度值大小进行比较。

第三步，若该中心元素的幅度值小于滑窗内所有其它元素的幅度值，则该元素为一个极小值点，输出其对应的位置坐标，结束滑窗临域比较；否则，向后移动滑窗，转回第二步。

4f)数字图像模糊像移量检测单元用幅度极小值点的位置坐标的值减去步骤4d)中得到的同态空间投影向量轴对称中心的位置坐标的值，获得遥感图像的模糊像移量的大小。

步骤5，数字图像模糊像移量检测单元通过遥感图像的模糊像移量，估算遥感相机的成像参数误差。

遥感相机成像参数误差的估算是指，按照下列公式分别对遥感相机的同步精度误差、遥感相机的偏航角度和遥感相机的镜头离焦量进行的估算：

遥感相机同步精度误差的计算公式为：

$\mathrm{\Δs}=\frac{{\mathrm{\σ}}_1\×s_e}{N}$

其中，Δs为遥感相机同步精度误差，σ₁为遥感图像沿遥感相机扫描方向的模糊像移量，s_e为遥感相机的电荷转移速度，N为遥感相机的积分级数。

遥感相机的偏航角度的计算公式为：

θ＝arcsin(σ₂/N)

其中，θ为遥感相机的偏航角度，arcsin为反正弦函数，σ₂为遥感图像垂直于遥感相机扫描方向的模糊像移量，N为遥感相机的积分级数。

遥感相机镜头离焦量的计算公式为：

$\mathrm{\Δf}=\frac{2\mathrm{RUf}}{D(U-f)}$

其中Δf为遥感相机镜头离焦量，R为遥感图像的离焦模糊像移量，U为遥感相机的物距，f为遥感相机的焦距，D为遥感相机的透镜光圈的瞳距。

步骤6，数字图像模糊像移量检测单元将遥感相机的成像参数误差输出到地面控制中心。

步骤7，地面控制中心将收到的遥感相机的成像参数误差作为控制信号发送给遥感相机。

步骤8，遥感相机按照接收到的控制信号的要求，改变自身的工作状态。

步骤9，地面控制中心判断所有需要被校正的遥感相机成像参数是否校正完，如果仍有需要校正的遥感相机成像参数，则转至步骤1；如果所有遥感相机成像参数均被校正完毕，则转至步骤10。

步骤10，结束校正过程。

本发明的效果可以通过以下具体实验数据进一步说明：

1)实验条件：

本实验以一副遥感图像RS_im为例，针对相机同步精度误差，偏航和离焦这三种相机系统误差参量说明模糊检测及校正的效果。RS_im是大小为512×512，灰度范围为0～255的灰度图像。

2)实验内容：

假设由遥感相机同步精度误差造成的图像模糊像移量为α，由偏航造成的模糊像移量为β，由离焦造成的模糊像移量为γ。定义模糊因子向量Γ＝[α，β，γ]，表示各种系统误差参量对图像造成的模糊程度。

假设未校正前，同步精度误差、偏航和离焦对图像造成的模糊像移量均为0.3，则混叠模糊向量Γ＝[0.3，0.3，0.3]。采用本发明方法，重复3次，依次对α，β和γ进行检测和矫正。

3)实验结果：

为了验证本发明的效果，对清晰遥感图像RS_im(模糊向量为Γ＝[0，0，0])进行混叠模糊，得到模糊向量为Γ＝[0.3，0.3，0.3]的模糊图像。

人为加大同步精度误差，使同步精度误差造成的模糊像移量大于检测算法的检出精度，假设增大后的模糊像移量为3.2。采用本发明方法进行模糊检测，检测结果是以同步精度误差造成的模糊像移量为3.2483。根据检测结果进行参数校正，系统参量误差造成的模糊向量将变为Γ＝[0.0483，0.3，0.3]。

针对偏航角度的检测与上述方法相同，人为加大偏航角度，使偏航造成的模糊像移量大于检测算法的检出精度，假设增大后的模糊像移量为3.8。采用本发明方法进行模糊检测，检测结果是由偏航造成的模糊像移量为3.8628。根据检测结果进行参数校正，系统参量误差造成的模糊向量将变为Γ＝[0.0483，0.0628，0.3]。

重复上述步骤对离焦进行检测，人为加大离焦量，使离焦造成的模糊像移量大于检测算法的检出精度，假设增大后的模糊像移量为3.8。采用本发明方法进行模糊检测，检测结果是以同步精度误差造成的模糊像移量为3.8096。根据检测结果进行参数校正，系统参量误差造成的模糊向量将变为Γ＝[0.0483，0.0628，0.0096]。

为了进一步验证本发明检测结果的准确性，针对一系列模糊程度不同的多因素混叠模糊图像进行模糊像移量检测。表1中的各个模糊向量都是三种模糊混叠且其中一种模糊像移量较大的情况，表1中的检测结果表示用发明检测出的主流模糊像移量大小及误差。

表1多因素混叠模糊主要因素像移量检测结果

实际混叠向量	对主导模糊因素的像移量检测	误差
			Γ(3.6，0.1，0.1)	3.6153	0.0153
Γ(3.3，0.3，0.5)	3.3154	0.0154
			Γ(0.2，3.4，0.1)	3.3956	0.0044
Γ(0.5，3.8，0.3)	3.8137	0.0137
			Γ(0.3，0.3，3.7)	3.7280	0.0280
Γ(0.2，0.4，3.5)	3.8635	0.0365

4)对实验的结果分析：

从实验结果分析可见，本发明可以对多种由遥感相机系统参量误差造成的图像模糊进行有效的检测和校正，将系统参量误差造成的成像模糊像移量从10^-1数量级降到10^-2数量级以内，从而大幅度提高成像清晰度和图像质量。

Claims (7)

1.一种遥感相机成像参数误差校正系统，包括地面控制中心，星载遥感相机和数字图像模糊像移量检测单元；其中，

所述地面控制中心，用于向卫星发送控制信号，接收星载遥感相机下传的遥感图像，将星载遥感相机下传的遥感图像数据输入给数字图像模糊像移量检测单元，以及接受数字图像模糊像移量检测单元输出的遥感相机成像参数误差；

所述星载遥感相机，用于接收地面控制中心发送来的控制信号，按照控制信号的要求调整自身的工作状态，对地观测成像，并将其获取的图像数据发送给地面控制中心；

所述数字图像模糊像移量检测单元，用于对地面控制中心发送来的遥感图像进行模糊像移量检测，并通过检测出的模糊像移量反推遥感相机成像参数误差，将反推出的遥感相机成像参数误差输出给地面控制中心。

2.根据权利要求1所述的遥感相机成像参数误差校正系统，其特征在于，所述的遥感相机采用积分时延电耦合器件TDI-CCD成像模式。

3.一种遥感相机成像参数误差校正方法，包括如下步骤：

(1)地面控制中心向卫星发送控制信号

1a)从遥感相机的多种成像参数中选定需要被检测和校正的遥感相机成像参数；

1b)地面控制中心将所选定的遥感相机成像参数，按照设定的增大幅度增大误差，获得误差被增大的成像参数；

1c)将误差被增大的成像参数作为控制信号发送给遥感相机；

(2)遥感相机成像

2a)遥感相机按照接收到的控制信号的要求，改变自身的工作状态；

2b)遥感相机对地观测成像，获得一轨遥感图像；

2c)遥感相机将获得的一轨遥感图像下传给地面控制中心；

(3)输入遥感图像

地面控制中心将接收到的一轨遥感图像输入数字图像模糊像移量检测单元；

(4)检测模糊像移量

4a)数字图像模糊像移量检测单元对接收的一轨遥感图像进行傅里叶变换，得到一个二维傅里叶系数矩阵；

4b)数字图像模糊像移量检测单元对二维傅里叶系数矩阵进行同态变换，得到一个二维的频谱同态空间系数矩阵；

4c)数字图像模糊像移量检测单元对二维频谱同态空间系数矩阵沿垂直于遥感图像模糊方向的维度进行累加，得到一个一维同态空间投影向量；

4d)数字图像模糊像移量检测单元将一维同态空间投影向量的长度除以2，得到同态空间投影向量的轴对称中心的位置坐标；

4e)数字图像模糊像移量检测单元采用滑窗邻域比较的方法，在同态空间投影向量中得到幅度极小值点的位置坐标；

4f)数字图像模糊像移量检测单元用幅度极小值点的位置坐标的值减去步骤4d)中得到的同态空间投影向量轴对称中心的位置坐标的值，获得遥感图像的模糊像移量的大小；

(5)数字图像模糊像移量检测单元通过遥感图像的模糊像移量，估算遥感相机的成像参数误差；

(6)数字图像模糊像移量检测单元将遥感相机的成像参数误差输出到地面控制中心；

(7)地面控制中心将收到的遥感相机的成像参数误差作为控制信号发送给遥感相机；

(8)遥感相机按照接收到的控制信号的要求，改变自身的工作状态；

(9)地面控制中心判断所有需要被校正的遥感相机成像参数是否校正完，如果仍有需要校正的遥感相机成像参数，则转至步骤(1)；如果所有遥感相机成像参数均被校正完毕，则转至步骤(10)；

(10)结束校正过程。

4.根据权利要求3所述的遥感相机成像参数误差校正方法，其特征在于，步骤1a)中所述的遥感相机的多种成像参数是指，遥感相机在成像过程中可以在地面控制幅度大小的所有成像参数。

5.根据权利要求3所述的遥感相机成像参数误差校正方法，其特征在于，步骤1b)中所述的遥感相机成像参数误差的增大幅度是指，地面控制中心将遥感相机幅度大小可控的成像参数误差，按照数字图像模糊像移量检测单元检测门限为3～5个像素的要求设定增大幅度。

6.根据权利要求3所述的遥感相机成像参数误差校正方法，其特征在于，步骤4e)中所述的滑窗邻域比较方法如下：

第一步，以同态空间投影向量中待检测的元素为中心建立滑窗；

第二步，分别将滑窗的中心元素与滑窗内其它元素的幅度值大小进行比较；

第三步，若该中心元素的幅度值小于滑窗内所有其它元素的幅度值，则该元素为一个极小值点，输出其对应的位置坐标，结束滑窗临域比较；否则，向后移动滑窗，转回第二步。

7.根据权利要求3所述的遥感相机成像参数误差校正方法，其特征在于，步骤(5)中所述遥感相机成像参数误差的估算是指，按照下列公式分别对遥感相机的同步精度误差、遥感相机的偏航角度和遥感相机的镜头离焦量进行的估算：

遥感相机同步精度误差的计算公式为：

$\mathrm{\Δs}=\frac{{\mathrm{\σ}}_1\×s_e}{N}$

其中，Δs为遥感相机同步精度误差，σ₁为遥感图像沿遥感相机扫描方向的模糊像移量，s_e为遥感相机的电荷转移速度，N为遥感相机的积分级数；

遥感相机的偏航角度的计算公式为：

θ＝arcsin(σ₂/N)

其中，θ为遥感相机的偏航角度，arcsin为反正弦函数，σ₂为遥感图像垂直于遥感相机扫描方向的模糊像移量，N为遥感相机的积分级数；

遥感相机镜头离焦量的计算公式为：

$\mathrm{\Δf}=\frac{2\mathrm{RUf}}{D(U-f)}$

其中Δf为遥感相机镜头离焦量，R为遥感图像的离焦模糊像移量，U为遥感相机的物距，f为遥感相机的焦距，D为遥感相机的透镜光圈的瞳距。

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