CN114241064B - 一种遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法 - Google Patents

一种遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114241064B
CN114241064B CN202210169542.6A CN202210169542A CN114241064B CN 114241064 B CN114241064 B CN 114241064B CN 202210169542 A CN202210169542 A CN 202210169542A CN 114241064 B CN114241064 B CN 114241064B
Authority
CN
China
Prior art keywords
calibration
scene
image
internal
remote sensing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210169542.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114241064A (zh
Inventor
李景山
程玉芳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aerospace Information Research Institute of CAS
Original Assignee
Aerospace Information Research Institute of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aerospace Information Research Institute of CAS filed Critical Aerospace Information Research Institute of CAS
Priority to CN202210169542.6A priority Critical patent/CN114241064B/zh
Publication of CN114241064A publication Critical patent/CN114241064A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114241064B publication Critical patent/CN114241064B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/80—Analysis of captured images to determine intrinsic or extrinsic camera parameters, i.e. camera calibration
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F18/00—Pattern recognition
    • G06F18/20—Analysing
    • G06F18/22—Matching criteria, e.g. proximity measures
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00—Image enhancement or restoration
    • G06T5/80—Geometric correction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Evolutionary Biology (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

本发明提供一种遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法，包括：获取不同卫星、载荷的遥感影像，并根据遥感影像的成像分辨率信息选择对应的参考影像；对同轨道的全部有效景与对应参考影像进行图像匹配，得到每一有效景的控制点；建立在轨内外方位元素定标模型，并按照有效景控制点的分布情况选择本景不定标、外定标或内外同时定标，定标景根据在轨内外方位元素定标模型解算出定标参数；对在轨内外方位元素进行定标后，对在轨的每一有效景逐一选择最佳的定标参数；根据选择的定标参数重新生成几何校正产品，并检验几何校正产品的几何精度。本发明提高了定标效率以及图像几何定位精度。

Description

一种遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法
技术领域
本发明涉及遥感卫星技术领域，尤其涉及一种遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法。
背景技术
遥感卫星在轨几何定标的作用是为图像的几何处理提供精确的相机成像参数，是影像进行系统几何校正的基础，对于保证图像几何质量有重要的作用。
当前遥感卫星几何定标所采用的方法主要有两种：一是基于地面几何定标场的定标方法；二是选择高精度参考数据，通过手动选点或图像匹配的方式获取密集控制点进行内外方位元素的定标。这两种方法都是仅选择典型区域、定期监测定标参数，并将此定标参数用于一段时间内遥感图像系统几何校正的基准。然而在卫星实际飞行过程当中，外方位元素往往存在微小变化，但这种微小变化会严重影响到影像的对地定位精度。
为了克服传统定标效率低、周期长、适用性差的难题，需要一种实时、自动、高精度的几何定标方法，提高定标效率，进一步提高图像产品几何质量。
发明内容
本发明提供一种遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法，用以解决现有技术中定标效率低、周期长、适用性差的缺陷，实现实时、自动、高精度的几何定标。
本发明提供一种遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法，包括：
获取不同卫星、载荷的遥感影像，并根据所述遥感影像的成像分辨率信息选择对应的参考影像；
对同轨道的全部有效景与所述对应参考影像进行图像匹配，得到每一有效景的控制点信息；
建立在轨内外方位元素定标模型，并按照所述有效景控制点的分布情况选择本景不定标、外定标或内外同时定标，定标景根据所述在轨内外方位元素定标模型解算出定标参数；
对在轨内外方位元素进行定标后，对在轨的每一有效景逐一选择最佳的定标参数；
根据选择的所述定标参数重新生成几何校正产品，并检验所述几何校正产品的几何精度。
根据本发明提供的一种遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法，所述根据所述遥感影像的成像分辨率信息选择对应的参考影像，具体包括：
根据输入的遥感影像分辨率、地理位置信息自动从参考影像数据库中获取对应的参考影像，其中，所述参考影像数据库为以原始高精度参考图像为基准建立。
根据本发明提供的一种遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法，所述对同轨道的全部有效景与所述对应参考影像进行图像匹配，得到每一有效景的控制点信息，具体包括：
基于SIFT算法与相位一致性的图像匹配方法，将同轨道的每一有效景的遥感影像与所述参考影像进行自动匹配，得到每一有效景的控制点信息。
根据本发明提供的一种遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法，所述建立在轨内外方位元素定标模型，具体包括：
建立分步式在轨定标方案，先标定相机安装角，再确定成像的内部畸变模式，迭代直至控制点精度小于预设阈值时得到定标参数；
所述建立在轨内外方位元素定标模型，通过以下公式实现：
Figure 800390DEST_PATH_IMAGE001
；
Figure 48838DEST_PATH_IMAGE002
；
其中，
Figure 631391DEST_PATH_IMAGE003
代表外定标参数，为相机安装角；
Figure 840656DEST_PATH_IMAGE004
代表内定标参数，描述相机成像时各探元指向；
Figure 399813DEST_PATH_IMAGE005
为图 像像素点坐标；
Figure 643712DEST_PATH_IMAGE006
为参考相机坐标系下某探元在两个方向的指向角；
Figure 518871DEST_PATH_IMAGE007
用于确定像方 矢量和物方矢量的比例关系；
Figure 215432DEST_PATH_IMAGE008
为成像像点对应的大地坐标，
Figure 578280DEST_PATH_IMAGE009
表示成像时刻卫星GPS位置；
Figure 178151DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure 601042DEST_PATH_IMAGE011
分别表示卫星本体坐 标系到传感器坐标系的旋转矩阵、WGS84坐标系到卫星本体坐标系的旋转矩阵。
根据本发明提供的一种遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法，所述对在轨的每一有效景逐一选择最佳的定标参数，具体包括：
若本景为有定标结果景，则直接选择本景计算出的定标参数；
若本景为有定标结果轨、无定标结果景，但同轨其他景有高精度定标参数，则选择与本景时间差最小、精度最高的定标参数；
若在轨的有效景整轨均无定标结果，则选择轨道号最接近、定标精度最高的定标参数作为该轨重新生成的定标参数；
若本景对应的图像有控制点，则选择与本景时间差最小、精度最高的定标参数，并计算控制点精度，迭代确定本景最佳适用的定标参数。
根据本发明提供的一种遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法，所述根据选择的所述定标参数重新生成几何校正产品，并检验所述几何校正产品的几何精度，具体包括：
根据选择的所述定标参数重新生成几何校正的图像数据；
采用图像匹配的方式对重新生成的图像数据进行精度检验，以确保提升所述几何校正产品的几何精度。
本发明提供的遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法，通过对不同卫星、载荷的遥感影像根据其分辨率和参考影像进行图像匹配，并根据控制点信息对遥感卫星的内外方位元素实现自动化内外方位元素实时定标，并且根据定标参数重新生成几何校正产品，从而克服了外定标效率低、周期长、精度低、适用性差的难题，满足了卫星数量多、外定标频高、精度高的要求，提高了定标效率以及图像几何定位精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法的流程示意图之一；
图2是本发明提供的一种遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法的流程示意图之二；
图3是本发明提供的一种遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法的流程示意图之三。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1-图3描述本发明的遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法：
参照图1，本发明提供的遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法，包括以下步骤：
步骤110、获取不同卫星、载荷的遥感影像，并根据所述遥感影像的成像分辨率信息选择对应的参考影像；
具体地，本实施例对卫星接收的每一轨数据均进行与参考影像的匹配，其中参考影像是以原始高精度参考图像为基准建立的影像数据库。
步骤120、对同轨道的全部有效景与所述对应参考影像进行图像匹配，得到每一有效景的控制点信息；
本实施例中的控制点的坐标包括遥感卫星影像的一级产品图像坐标与对应真实地理坐标。
步骤130、建立在轨内外方位元素定标模型，并按照所述有效景控制点信息的分布情况选择本景不定标、外定标或内外同时定标，定标景根据所述在轨内外方位元素定标模型解算出定标参数；
具体地，本实施例中的在轨内外方位元素定标模型是由遥感卫星的成像几何模型进行转换得到，在获取在轨内外方位元素定标模型后，按照控制点的坐标即可得出控制点的分布情况，选择不同的定标方式。
按照控制点分布情况决定该景影像是外定标、内外同时定标或不定标，存在以下三种情形：
1、若某景图像控制点数目较多，且均匀分布在整幅影像中，则该景图像内外方位元素同时定标。
2、若某景图像控制点不满足均匀分布条件，但图像左右两侧均分布有控制点，则该景外定标。
3、若某景图像控制点分布稀疏或无控制点情况下，该景影像不定标。
步骤140、对在轨内外方位元素进行定标后，对在轨的每一有效景逐一选择最佳的定标参数；
在完成在轨内外方位元素进行定标后，需要对在轨的每一有效景进行定标参数选择，使每一有效景均选择最佳的定标参数，其中定标参数可由控制点、是否为在轨影像等因素决定。
步骤150、根据选择的所述定标参数重新生成几何校正产品，并检验所述几何校正产品的几何精度。
本实施例中，通过选择的定标参数重新生成几何校正产品，从而对结合校正产品进行精度的检测，以实现产品几何进度以及几何质量的提高。
本发明提供的遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法，通过对不同卫星、载荷的遥感影像根据其分辨率和参考影像进行图像匹配，并根据控制点信息对遥感卫星的内外方位元素实现自动化内外方位元素实时定标，并且根据定标参数重新生成几何校正产品，从而克服了外定标效率低、周期长、精度低、适用性差的难题，满足了卫星数量多、外定标频高、精度高的要求，提高了定标效率以及图像几何定位精度。
基于以上实施例，所述根据所述遥感影像的成像分辨率信息选择对应的参考影像，具体包括：
根据输入的遥感影像分辨率、地理位置信息自动从参考影像数据库中获取对应的参考影像，其中，所述参考影像数据库为以原始高精度参考图像为基准建立。
本实施例通过建立以原始高精度参考图像为参考影像数据库，并且在但需要对遥感卫星内外方元素进行实时几何定标时，可根据遥感卫星接收的遥感影像的分辨率以及地理位置信息与参考影像进行实时匹配。通过与原始高精度参考图像的实时匹配，提高了对遥感卫星接收的遥感影像实时几何定标的可靠性、适用性，并且能对大量的遥感影像进行实时匹配。
基于以上实施例，所述对同轨道的全部有效景与所述对应参考影像进行图像匹配，得到每一有效景的控制点信息，具体包括：
基于SIFT算法与相位一致性的图像匹配方法，将同轨道的每一有效景的遥感影像与所述参考影像进行自动匹配，得到每一有效景的控制点信息。
具体地，SIFT算法（Scale-invariant feature transform，SIFT）是一种计算机视觉的算法，用来侦测与描述影像中的局部性特征，在空间尺度中寻找极值点，并提取出其位置、尺度、旋转不变量。
相位一致性(Phase Congruency, PC)是指在图像的频率域中，边缘相似的特征在同一阶段出现的频率较高。
本实施例中通过SIFT算法和相位一致性将每一有效景的遥感影像与参考影像进行匹配，提高了匹配精度，得到每一有效景的控制点信息以选择不同的定标方式。
基于以上实施例，建立分步式在轨定标方案，即先标定相机安装角，再确定成像的内部畸变模式，迭代直至控制点精度小于预设阈值时得到定标参数；
所述建立在轨内外方位元素定标模型，通过以下公式实现：
Figure 909532DEST_PATH_IMAGE012
；（1）
Figure 332465DEST_PATH_IMAGE002
；（2）
其中，
Figure 550957DEST_PATH_IMAGE003
代表外定标参数，为相机安装角；
Figure 144749DEST_PATH_IMAGE004
代表内定标参数，描述相机成像时各探元指向；
Figure 550323DEST_PATH_IMAGE005
为图 像像素点坐标；
Figure 287597DEST_PATH_IMAGE006
为参考相机坐标系下某探元在两个方向的指向角；
Figure 219649DEST_PATH_IMAGE007
用于确定像方 矢量和物方矢量的比例关系；
Figure 984343DEST_PATH_IMAGE008
为成像像点对应的大地坐标，
Figure 375748DEST_PATH_IMAGE009
表示成像时刻卫星GPS位置；
Figure 884090DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure 811594DEST_PATH_IMAGE011
分别表示卫星本体坐 标系到传感器坐标系的旋转矩阵、WGS84坐标系到卫星本体坐标系的旋转矩阵。
具体地，本实施例中在轨内外方位元素定标模型是通过遥感卫星的成像几何模型转换得到的，遥感卫星的成像几何模型为：
Figure 12769DEST_PATH_IMAGE013
（3）
上式中，
Figure 19033DEST_PATH_IMAGE014
表示地面点在WGS84坐标系下的地理位置，
Figure 65486DEST_PATH_IMAGE015
表示GPS天线相位中心的坐标，
Figure 113077DEST_PATH_IMAGE016
表示卫星本体坐标系到WGS84地理坐标系的转换矩 阵，
Figure 718108DEST_PATH_IMAGE017
表示传感器坐标系到卫星本体坐标系的旋转矩阵，
Figure 585570DEST_PATH_IMAGE018
表示图像坐标系到 传感器坐标系的旋转矩阵。
将成像几何模型转为在轨几何定标模型，为：
Figure 701294DEST_PATH_IMAGE019
（4）
一、实时定标外方位元素时，认为内定标值为真值。将上式整理为：
Figure 963910DEST_PATH_IMAGE020
（5）
Figure 506887DEST_PATH_IMAGE021
（6）
Figure 596066DEST_PATH_IMAGE022
（7）
其中，
Figure 249901DEST_PATH_IMAGE023
由控制点地理坐标及对应姿轨辅助数据计算，
Figure 505039DEST_PATH_IMAGE024
由控制点图像坐 标与已知的内方位元素得来。
Figure 953338DEST_PATH_IMAGE003
代表外定标参数。通过匹配到的控制点代 入上式，求解确定相机的外方位定标参数。
二、定标内方位元素时，在外定标确定的参考相机坐标系下，通过每个探元指向角的正切值恢复其成像光线矢量：
Figure 920026DEST_PATH_IMAGE002
(8)
其中，
Figure 879017DEST_PATH_IMAGE005
为控制点像素坐标，
Figure 224548DEST_PATH_IMAGE004
代表内定标参数；
Figure 374906DEST_PATH_IMAGE006
为具体某个探元在相机坐标系下两个方向的指向角，取指向角正切值得到成像光线 方向。
三、初步解算出内外方位元素后，通过控制点计算定标精度
Figure 438677DEST_PATH_IMAGE025
判断是否满足迭代终 止条件：
Figure 932850DEST_PATH_IMAGE026
Figure 398467DEST_PATH_IMAGE027
其中，
Figure 578781DEST_PATH_IMAGE028
为第
Figure 631313DEST_PATH_IMAGE029
个控制点图像坐标
Figure 430642DEST_PATH_IMAGE030
与控制点地理坐标通过已初步解算 出的内外方位元素确定的图像坐标
Figure 750765DEST_PATH_IMAGE031
的差值；
Figure 711768DEST_PATH_IMAGE032
为控制点个数。
基于以上实施例，所述对在轨的每一有效景逐一选择最佳的定标参数，具体包括：
若本景为有定标结果景，则直接选择本景计算出的定标参数；
若本景为有定标结果轨、无定标结果景，但同轨其他景有高精度定标参数，则选择与本景时间差最小、精度最高的定标参数；
若在轨的有效景整轨均无定标结果，则选择轨道号最接近、定标精度最高的定标参数作为该轨重新生成的定标参数；
若本景对应的图像有控制点，则选择与本景时间差最小、精度最高的定标参数，并计算控制点精度，迭代确定本景最佳适用的定标参数。
具体地，本实施例中的预设选择规则如下所示：
a）有定标结果景的定标参数选择方法：有定标结果景则直接选择本景计算出的定标参数。
b）有定标结果轨、无定标结果景的定标参数选择方法：若本景无定标结果，但同轨其他景有高精度定标参数，则选择与本景时间差最小、精度最高的定标参数。
c）没有定标结果轨道的定标参数新选择方法：若整轨无定标结果，则选择轨道号最接近、定标精度最高的定标参数作为该轨重新生成的定标参数。
d）基于控制点精度检验迭代的定标参数选择方法：在某景图像有控制点的前提下，按b)方法选择多个定标参数并计算控制点精度，迭代确定本景最佳适用的定标参数。
本实施例通过预设选择规则对每一有效景进行定标参数的方式选择，从而对于不同条件的有效景选择最佳的定标参数，提高了几何校正产品定位精度。
基于以上实施例，所述根据选择的所述定标参数重新生成几何校正产品，并检验所述几何校正产品的几何精度，具体包括：
根据选择的所述定标参数重新生成几何校正的图像数据；
采用图像匹配的方式对重新生成的图像数据进行精度检验，以确保提升所述几何校正产品的几何精度。
本实施例通过采用图像匹配的方式对重新生成的图像数据进行精度检验，提升了几何校正产品的几何精度。
参照图2，本发明提供的遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法，具体包括以下流程：
基于地理位置和分辨率将输入图像与根据原始高精度参考图像数据库得到的参考图像进行匹配；通过SIFT算法和相位一致性进行图像匹配，得到控制点文件；
建立在轨几何定标模型，进行外方位元素定标以及内方位元素定标；
定标参数解算：进行内外方位元素定标之后，再利用控制点得到定标误差，并判断定标误差是否小于预设值ε，输出定标参数文件。
参照图3，本发明提供的遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法，实时在轨几何定标包括图像匹配、在轨几何定标、重新生产以及几何精度检验。
图像匹配包括：将景TIFF（即遥感卫星接收的遥感影像）与原始高精度参考图像进行图像匹配，生成控制点文件；
在轨几何定标包括：将控制点文件通过内外方位元素定标，得到景定标参数文件；
重新生产包括：将景定标参数文件进行定标参数选择并重新生产，得到重新生产后影像；
几何精度检验包括：将重新生产后影像进行几何精度检验，得到产品几何精度。
以下结合具体实例进行详细说明，本实例以国产高分七号卫星后视多光谱的整轨图像数据（轨道号11271）为例，对自主几何定标方法进行详细说明。包括如下步骤：
1、该轨共包含41景图像产品，逐一获取对应参考影像并通过图像匹配的手段获取控制点。
2、41景图像中有26景通过基于SIFT算法和图像相位一致性的匹配手段获取图像的同名控制点，根据控制点分布判断每景定标类型，逐一定标。
3、建立实时先外定标再内定标的在轨定标模型，求解外方位元素
Figure 373300DEST_PATH_IMAGE033
和内方位元素
Figure 710740DEST_PATH_IMAGE034
。
3.1、外方位元素求解过程：假定内方位元素为真值，外定标初值均设为0值，将定 标模型线性化，可得到第
Figure 885369DEST_PATH_IMAGE029
个点的误差方程如下：
Figure 784318DEST_PATH_IMAGE035
（9）
其中，
Figure 169031DEST_PATH_IMAGE036
为法矩阵；
Figure 310163DEST_PATH_IMAGE037
表示微分增量，即外方位元素迭代修正值，δpitch、δroll、δ yaw分别为相机安装角的微分增量；
Figure 368992DEST_PATH_IMAGE038
是在假定内方位元素
Figure 671798DEST_PATH_IMAGE039
为真值的条件下，以内定标
Figure 950332DEST_PATH_IMAGE039
值 为基础的
Figure 629575DEST_PATH_IMAGE024
与当前外定标
Figure 404895DEST_PATH_IMAGE040
状态下所得的差值向量。
Figure 144181DEST_PATH_IMAGE041
(10)
Figure 378854DEST_PATH_IMAGE042
(11)
Figure 360323DEST_PATH_IMAGE043
(12)
Figure 364051DEST_PATH_IMAGE044
(13)
Figure 539817DEST_PATH_IMAGE045
(14)
将所有点代入上式，利用牛顿迭代法求解外方位元素增量：
Figure 887884DEST_PATH_IMAGE046
(15)
Figure 908930DEST_PATH_IMAGE047
为每个点的权重组成的权值矩阵，每次迭代修正外方位元素并重新计算误差
Figure 32744DEST_PATH_IMAGE048
， 直至误差小于一个阈值时结束计算。
3.2、内方位元素求解过程：首先建立每个控制点
Figure 379411DEST_PATH_IMAGE029
的解方程如下
Figure 845069DEST_PATH_IMAGE049
(16)
Figure 794440DEST_PATH_IMAGE050
(17)
上式中，
Figure 38339DEST_PATH_IMAGE051
，
Figure 791794DEST_PATH_IMAGE052
，
Figure 488354DEST_PATH_IMAGE053
，
Figure 116782DEST_PATH_IMAGE053
，
Figure 949609DEST_PATH_IMAGE054
。综合所有控制点可得：
Figure 995669DEST_PATH_IMAGE055
(18)
Figure 179525DEST_PATH_IMAGE056
(19)
利用Jacobi迭代法求解出内部畸变参数
Figure 346064DEST_PATH_IMAGE057
和
Figure 800442DEST_PATH_IMAGE058
，即可求出图像的内部畸变参 数。
4、完成整轨相机参数定标后，对该轨的每一景数据逐一选择最佳的定标参数文件。定标参数选择情况如下：
4.1、第
Figure 394234DEST_PATH_IMAGE032
景有定标参数，则直接选择第
Figure 65387DEST_PATH_IMAGE032
景自定标参数文件。
4.2、第
Figure 393207DEST_PATH_IMAGE032
景未自定标并无控制点，选择距该景成像时间最靠近的定标参数文件。
4.3、第
Figure 200626DEST_PATH_IMAGE032
景未自定标但有控制点，选择距其成像时间最近的
Figure 230898DEST_PATH_IMAGE059
景定标参数 文件，计算误差，取误差最小的定标参数。
5、根据选择的定标参数文件重新生产几何校正产品，检验其几何精度。
定标参数修正前后精度如下表所示，修正前精度平均值为25.11m，修正后整轨精度均值为3.96m，整轨精度提升至2像素以内。
Figure 858189DEST_PATH_IMAGE060
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述 实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述 各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修 改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法，其特征在于，包括：
获取不同卫星、载荷的遥感影像，并根据所述遥感影像的成像分辨率信息选择对应的参考影像；
对同轨道的全部有效景与所述对应参考影像进行图像匹配，得到每一有效景的控制点信息；
建立在轨内外方位元素定标模型，并按照所述有效景控制点的分布情况选择本景不定标、外定标或内外同时定标，定标景根据所述在轨内外方位元素定标模型解算出定标参数；
若所述有效景图像的控制点数目多，且均匀分布在整幅影像中，则本景内外方位元素同时定标；
若所述有效景图像的控制点不满足均匀分布条件，但图像左右两侧均分布有控制点，则本景外定标；
若所述有效景图像的控制点分布稀疏或无控制点，则本景不定标；
对在轨内外方位元素进行定标后，对在轨的每一有效景逐一选择最佳的定标参数；
根据选择的所述定标参数重新生成几何校正产品，并检验所述几何校正产品的几何精度。
2.根据权利要求1所述的遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法，其特征在于，所述根据所述遥感影像的成像分辨率信息选择对应的参考影像，具体包括：
根据输入的遥感影像分辨率、地理位置信息自动从参考影像数据库中获取对应的参考影像，其中，所述参考影像数据库为以原始高精度参考图像为基准建立。
3.根据权利要求1所述的遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法，其特征在于，所述对同轨道的全部有效景与所述对应参考影像进行图像匹配，得到每一有效景的控制点信息，具体包括：
基于SIFT算法与相位一致性的图像匹配方法，将同轨道的每一有效景的遥感影像与所述参考影像进行自动匹配，得到每一有效景的控制点信息。
4.根据权利要求1所述的遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法，其特征在于，所述建立在轨内外方位元素定标模型，具体包括：
建立分步式在轨定标方案，先标定相机安装角，再确定成像的内部畸变模式，迭代直至控制点精度小于预设阈值时得到定标参数；
所述建立在轨内外方位元素定标模型，通过以下公式实现：
Figure 554444DEST_PATH_IMAGE001
；
Figure 30556DEST_PATH_IMAGE002
；
其中，
Figure 290636DEST_PATH_IMAGE003
代表外定标参数，为相机安装角；
Figure 572713DEST_PATH_IMAGE004
代 表内定标参数，描述相机成像时各探元指向；
Figure 211636DEST_PATH_IMAGE005
为图像像素点坐标；
Figure 183616DEST_PATH_IMAGE006
为参考相机 坐标系下某探元在两个方向的指向角；
Figure 399833DEST_PATH_IMAGE007
用于确定像方矢量和物方矢量的比例关系；
Figure 688863DEST_PATH_IMAGE008
为成像像点对应的大地坐标，
Figure 244610DEST_PATH_IMAGE009
表示成像时刻卫星GPS位置；
Figure 452737DEST_PATH_IMAGE010
和
Figure 297196DEST_PATH_IMAGE011
分别表示卫星本体坐标系到传感器坐标系的旋转矩阵、WGS84坐标系到卫 星本体坐标系的旋转矩阵。
5.根据权利要求1所述的遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法，其特征在于，所述对在轨的每一有效景逐一选择最佳的定标参数，具体包括：
若本景为有定标结果景，则直接选择本景计算出的定标参数；
若本景为有定标结果轨、无定标结果景，但同轨其他景有高精度定标参数，则选择与本景时间差最小、精度最高的定标参数；
若在轨的有效景整轨均无定标结果，则选择轨道号最接近、定标精度最高的定标参数作为该轨重新生成的定标参数；
若本景图像有控制点，则选择与本景时间差最小、精度最高的定标参数，并计算控制点精度，迭代确定本景最佳适用的定标参数。
6.根据权利要求1所述的遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法，其特征在于，所述根据选择的所述定标参数重新生成几何校正产品，并检验所述几何校正产品的几何精度，具体包括：
根据选择的所述定标参数重新生成几何校正的图像数据；
采用图像匹配的方式对重新生成的图像数据进行精度检验，以确保提升所述几何校正产品的几何精度。
CN202210169542.6A 2022-02-24 2022-02-24 一种遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法 Active CN114241064B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210169542.6A CN114241064B (zh) 2022-02-24 2022-02-24 一种遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210169542.6A CN114241064B (zh) 2022-02-24 2022-02-24 一种遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114241064A CN114241064A (zh) 2022-03-25
CN114241064B true CN114241064B (zh) 2022-05-17

Family

ID=80747949

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210169542.6A Active CN114241064B (zh) 2022-02-24 2022-02-24 一种遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114241064B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114858186B (zh) * 2022-04-21 2023-03-31 武汉大学 一种恒星观测模式下线阵相机星上几何定标方法
CN116761084B (zh) * 2023-08-22 2023-11-10 中国科学院空天信息创新研究院 一种遥感卫星双线阵、三线阵相机全载荷分景方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106403902A (zh) * 2016-08-31 2017-02-15 武汉大学 一种星地协同的光学卫星在轨实时几何定位方法及系统
CN107063296A (zh) * 2016-11-17 2017-08-18 许昌学院 一种卫星遥感传感器在轨辐射定标方法
CN107564057A (zh) * 2017-08-08 2018-01-09 武汉大学 顾及大气折光校正的高轨面阵光学卫星在轨几何标定方法
CN109143295A (zh) * 2018-10-29 2019-01-04 中国资源卫星应用中心 一种数字化几何定标场和gcp相结合的内方位元素定标方法
CN109188483A (zh) * 2018-10-29 2019-01-11 中国资源卫星应用中心 一种时序化高精度外方位元素自动定标方法
CN110986998A (zh) * 2019-10-28 2020-04-10 武汉大学 一种基于有理函数模型的卫星视频相机在轨几何定标方法
CN112097798A (zh) * 2020-11-12 2020-12-18 北京道达天际科技有限公司 高分六号卫星的高分相机的高精度校验方法和装置
CN112802118A (zh) * 2021-01-05 2021-05-14 湖北工业大学 一种光学卫星传感器在轨分时几何定标方法
CN113313769A (zh) * 2021-06-11 2021-08-27 湖北工业大学 一种光学卫星多面阵传感器片间无缝几何定标方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101008584A (zh) * 2007-01-13 2007-08-01 中国科学院安徽光学精密机械研究所 红外光谱辐射定标系统
US9256981B2 (en) * 2011-05-13 2016-02-09 Beijing Electric Power Economic Research Institute Method and device for processing geological information
JP2017130067A (ja) * 2016-01-20 2017-07-27 インスペース カンパニー リミテッド 衛星映像の位置正確度改善のための自動映像処理システム及びその方法
WO2019062166A1 (zh) * 2017-09-30 2019-04-04 中国科学院遥感与数字地球研究所 跨平台月基对地观测影像自动几何校正方法
CN110006452B (zh) * 2019-04-17 2023-06-23 武汉大学 高分六号宽视场相机相对几何定标方法及系统
CN110111274B (zh) * 2019-04-28 2020-06-19 张过 一种星载推扫式光学传感器外方位元素定标方法
US10984552B2 (en) * 2019-07-26 2021-04-20 Here Global B.V. Method, apparatus, and system for recommending ground control points for image correction
CN111473802A (zh) * 2020-05-07 2020-07-31 武汉大学 一种基于线阵推扫的光学传感器内方位元素定标方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106403902A (zh) * 2016-08-31 2017-02-15 武汉大学 一种星地协同的光学卫星在轨实时几何定位方法及系统
CN107063296A (zh) * 2016-11-17 2017-08-18 许昌学院 一种卫星遥感传感器在轨辐射定标方法
CN107564057A (zh) * 2017-08-08 2018-01-09 武汉大学 顾及大气折光校正的高轨面阵光学卫星在轨几何标定方法
CN109143295A (zh) * 2018-10-29 2019-01-04 中国资源卫星应用中心 一种数字化几何定标场和gcp相结合的内方位元素定标方法
CN109188483A (zh) * 2018-10-29 2019-01-11 中国资源卫星应用中心 一种时序化高精度外方位元素自动定标方法
CN110986998A (zh) * 2019-10-28 2020-04-10 武汉大学 一种基于有理函数模型的卫星视频相机在轨几何定标方法
CN112097798A (zh) * 2020-11-12 2020-12-18 北京道达天际科技有限公司 高分六号卫星的高分相机的高精度校验方法和装置
CN112802118A (zh) * 2021-01-05 2021-05-14 湖北工业大学 一种光学卫星传感器在轨分时几何定标方法
CN113313769A (zh) * 2021-06-11 2021-08-27 湖北工业大学 一种光学卫星多面阵传感器片间无缝几何定标方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"资源三号"卫星在轨几何定标及精度评估;李德仁和王密;《航天返回与遥感》;20120630;第33卷(第3期);第1-6页 *
ANALYSIS OF INFLUENCING FACTORS CURVE MATCHING BASED GEOMETRIC CALIBRATION FOR ZY3-02 ALTIMETER DATA;M. Zhou等;《ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences》;20190920;第IV-2/W7卷;第221-226页 *
Landsat 8 Operational Land Imager On-Orbit Geometric Calibration and Performance;James Storey等;《Remote Sensing》;20141111;第6卷(第11期);第11127-11152页 *
基于数字检校场的"天绘一号"卫星在轨几何定标;胡振龙等;《航天返回与遥感》;20171031;第38卷(第5期);第86-95页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114241064A (zh) 2022-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109903352B (zh) 一种卫星遥感影像大区域无缝正射影像制作方法
CN114241064B (zh) 一种遥感卫星内外方位元素实时几何定标方法
CN108830889B (zh) 基于全局几何约束的遥感影像与基准影像的匹配方法
CN112017224B (zh) Sar数据区域网平差处理方法和系统
CN107644435B (zh) 顾及姿态校正的敏捷光学卫星无场地几何标定方法及系统
CN112598608B (zh) 一种基于目标区域的光学卫星快速融合产品制作方法
CN110986998B (zh) 一种基于有理函数模型的卫星视频相机在轨几何定标方法
CN112529807B (zh) 卫星影像的相对辐射校正方法和装置
CN110006452B (zh) 高分六号宽视场相机相对几何定标方法及系统
CN107564057B (zh) 顾及大气折光校正的高轨面阵光学卫星在轨几何标定方法
CN112419380B (zh) 一种基于云掩膜的静止轨道卫星序列影像高精度配准方法
US20120063668A1 (en) Spatial accuracy assessment of digital mapping imagery
CN111145227A (zh) 一种地下隧道空间多视点云的可迭代整体配准方法
CN111473802A (zh) 一种基于线阵推扫的光学传感器内方位元素定标方法
CN115187798A (zh) 一种多无人机高精度匹配定位方法
CN111044037A (zh) 一种光学卫星影像的几何定位方法及装置
CN113514829A (zh) 面向InSAR的初始DSM的区域网平差方法
CN111144350B (zh) 一种基于参考底图的遥感影像定位精度评价方法
CN109188483B (zh) 一种时序化高精度外方位元素自动定标方法
CN109029379B (zh) 一种高精度小基高比立体测绘方法
CN108876829B (zh) 基于非线性尺度空间及径向基函数的sar高精度配准方法
CN116753916B (zh) 多视角卫星影像区域网平差方法及系统
CN117030620A (zh) 一种基于多源光学遥感卫星影像区域网平差的方法及装置
CN111275773A (zh) 无场几何定标方法及系统
CN116128762A (zh) 卫星影像预处理方法、装置、电子设备及存储介质

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant