CN109029496B - 一种适用于大面阵光学相机单场地辐射定标方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于大面阵光学相机单场地辐射定标方法，通过将大面阵光学相机的传感器成像区域根据定标场地的大小分成多个区域块，利用地球静止轨道卫星大面阵光学相机凝视成像和姿态机动灵活的特点，通过控制相机的姿态，每次通过卫星相机视场的一个区域块对定标场地进行成像，最后所有区域块均得到定标场地成像，由此覆盖卫星相机全视场；最后利用得到的覆盖卫星相机全视场的图像集合完成大面阵相机的定标；设计相机的姿态步进路径时，采用蛇形路径，相机每次完成一行或一列区域块的成像时，可以通过轻微的姿态调整，进入到下一行或者下一列的区域块，继续后面的成像，如此可简化相机的操作，缩短成像时间。

Description

一种适用于大面阵光学相机单场地辐射定标方法

技术领域

本发明属于卫星遥感技术领域，具体涉及一种适用于大面阵光学相机单场地辐射定标方法。

背景技术

随着地球静止轨道观测手段的发展和应用，国内外不断有地球静止轨道卫星投入运行，特别是2015年12月高分四号卫星的在轨运行，开创了大面阵光学相机在静止轨道对地观测领域应用的先河。该卫星搭载的大面阵光学相机采用凝视成像方式，单景视场可达400公里×400公里。对于此类相机，现有的辐射定标场地面积难以覆盖其全视场。以国内用于光学遥感卫星辐射定标的敦煌场地为例，其均匀场地面积大约只有40公里×30公里。传统光学遥感卫星辐射定标方法主要是通过卫星过顶时对定标场地进行成像，由于现有场地面积与高分四号等光学遥感卫星的视场面积差距太大，因此传统方法无法通过对单场地的单次成像实现全视场覆盖，由此无法完成对大面阵光学相机的定标。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种适用于大面阵光学相机单场地辐射定标方法，可实现大面阵光学相机的定标。

一种适用于大面阵光学相机单场地辐射定标方法，包括如下步骤：

将光学相机成像传感器划分为多个区域块；

通过控制光学相机的姿态，使得光学相机利用各个区域块对定标场地进行成像，并保证每个定标场地图像覆盖住单个区域块；

利用各个区域块获得的定标场地图像对所述光学相机进行标定。

较佳的，将光学相机成像传感器划分为多个区域块的方法为：

假设卫星单景视场幅宽为a公里×a公里，选择的定标场地面积为b公里×c公里，则将卫星相机大面阵传感器区域按照i×j块进行划分，即：

i＝int(a/b)

j＝int(a/c)

其中，int表示取整。

较佳的，以相机传感器一个角的区域块为起点，各区域块按照蛇形路径先后对定标场地进行成像，直到完成最后一块区域块的成像。

本发明具有如下有益效果：

本发明针对现有定标场地面积无法覆盖静止轨道卫星大面阵光学相机全视场从而难以开展在轨辐射定标的难题，通过将大面阵光学相机的传感器成像区域根据定标场地的大小分成多个区域块，利用地球静止轨道卫星大面阵光学相机凝视成像和姿态机动灵活的特点，通过控制相机的姿态，每次通过卫星相机视场的一个区域块对定标场地进行成像，最后所有区域块均得到定标场地成像，由此覆盖卫星相机全视场；最后利用得到的覆盖卫星相机全视场的图像集合完成大面阵相机的定标；

设计相机的姿态步进路径时，采用蛇形路径，相机每次完成一行或一列区域块的成像时，可以通过轻微的姿态调整，进入到下一行或者下一列的区域块，继续后面的成像，如此可简化相机的操作，缩短成像时间。

附图说明

图1为本发明中大面阵光学相机传感器区域划分示意图，其中箭头连接的折线表示相机姿态步进成像的路径；

图2为本发明中卫星姿态步进成像全视场覆盖过程。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

对于高分四号这种以我国为主要业务区域的卫星而言，综合考虑场地的均匀性，用于辐射定标的单个定标场地可选择甘肃敦煌、新疆准格尔盆地或澳大利亚Uardry草原等。

高分四号卫星的姿态机动的最小角度为0.001度，视场角为0.64度，对应的单景视场幅宽为400公里，也就是说卫星按照最小姿态机动角度步进对应的地面距离为400公里/640，优于1公里，满足覆盖成像对姿态机动精度要求。

根据单个定标场地面积实际大小，确定卫星姿态机动、步进成像的方案，通过卫星姿态步进成像，按顺序分时覆盖卫星相机大面阵传感器不同区域，直至覆盖卫星相机全视场，具体步骤：

步骤1、对卫星相机大面阵传感器区域进行分块：

假设卫星单景视场幅宽为a公里×a公里，选择的单个定标场地面积为b公里×c公里，将卫星相机大面阵传感器区域按照i×j块进行划分，则：

i＝int(a/b)

j＝int(a/c)

其中，i为卫星相机大面阵传感器行方向上块数，j为列方向上块数。实际在轨定标时，考虑对相邻两次成像重叠需要，可适当增加行和列方向块数。

以面积为40公里×30公里的敦煌场地为例，当卫星单景视场幅宽为400公里×400公里时，可以将相机大面阵传感器按照10×13块区域划分，实际考虑成像重叠需要，分块数可适当增加。

步骤2、确定卫星步进成像路径：

按照步骤1中确定的i×j块区域划分和实际定标需要，卫星步进成像路径选择按照以下原则确定：

以卫星相机大面阵传感器4个角其中之一对应的分块区域作为步进成像的起始点；

在相机传感器区域分块上，按蛇形路径逐行或逐列对定标场地进行步进成像。

以左上角对应的分块区域作为起始点，逐行进行步进成像为例，其路径如图1所示；

步骤3、按照上一部分步骤(2)和图1中确定的路径，卫星通过姿态机动、步进成像，依次成像：在起始点，控制相机的姿态，对定标场地成像，并使定标场地成像在起始点的分块区域中，存储定标场地图像G11；控制相机改变姿态，使得定标场地成像在成像路径的下一个分块区域中，获得第二次定标场地图像G12；以此类推，按照路径依次步进成像，直至获得单块定标场地覆盖卫星相机全视场的图像集合{Gij}。

如需获得单块区域的多幅图像，可以在步进时按需对定标场地进行多次成像。

通过对单场地步进成像实现全视场覆盖过程如图2所示：

步骤4、根据步骤3获得的图像集合{Gij}进行卫星相机大面阵光学相机的定标。

本发明中，在对地球静止轨道卫星相机大面阵光学传感器在开展相关辐射定标试验时，利用卫星姿态机动和分时凝视成像，通过对单定标场地分时成像，逐渐获得卫星相机全视场的场地覆盖图像，利用场地覆盖图像完成相机的定标。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种适用于静止轨道卫星大面阵光学相机单场地辐射定标方法，其特征在于，包括如下步骤：

将光学相机成像传感器划分为多个区域块；

通过控制光学相机的姿态，使得光学相机利用各个区域块对定标场地进行成像，并保证每个定标场地图像覆盖住单个区域块；

利用各个区域块获得的定标场地图像对所述光学相机进行标定；

其中，将光学相机成像传感器划分为多个区域块的方法为：

假设卫星单景视场幅宽为a公里×a公里，选择的定标场地面积为b公里×c公里，则将光学相机成像传感器区域按照i×j块进行划分，即：

i＝int(a/b)

j＝int(a/c)

其中，int表示取整；

以光学相机成像传感器一个角的区域块为起点，各区域块按照蛇形路径先后对定标场地进行成像，直到完成最后一块区域块的成像。

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