[发明专利]基于GPS的高光谱遥感图像几何精校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及高光谱遥感图像几何校正方法，具体是一种对推扫型成像光谱仪获取的高光谱遥感图像进行几何精校正的方法。

背景技术

近年来，在环境监测、地质、农业、医学和军事等领域，传统的全色和彩色图像已远不能满足人们的需求，各类光谱成像技术获得了广泛应用。成像光谱仪使遥感技术步入可以同时获取地球表面物质光谱信息和空间分布特征信息的新阶段。成像光谱仪的传感器探测到地物或目标对上百个不同波长的反射或者辐射强度，形成由上百个连续的光谱波段组成的光谱图像。高光谱遥感图像被定义为二维空间域和一维频谱域组成的三维立体数据，与视频序列图像不同的是，高光谱遥感图像中各谱段图像在空间域中的位置相同，亦即高光谱遥感图像是由相同视场下的不同谱段图像组成的。

尽管高光谱遥感图像极具潜力，但由于成像平台的不稳定，导致获取的高光谱遥感图像会产生几何畸变而无法满足具体领域的应用。因此，几何校正是高光谱遥感技术应用必须解决的问题之一。与卫星遥感传感器相比，机载成像光谱仪具有成像平台稳定性差、飞行高度低等特点，这些因素的结合使得所获取高光谱遥感图像的几何畸变复杂化，几何校正的目的就是尽可能消除这些几何畸变。

目前一般使用的遥感图像几何校正方法是基于地面控制点的多项式校正方法，该方法利用足够数量的地面控制点信息对遥感图像的几何畸变过程进行较精确的数学模拟，建立畸变图像和校正图像的函数映射关系，实现畸变图像的校正投影。但这类方法的校正精度受控制点选取的影响很大，精度不高，而且需要人为定标并实地测定大量的地面控制信息，耗时耗力。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于GPS的高光谱遥感图像几何精校正方法，目的在于克服传统的多项式校正方法存在的地面控制点信息难以获取及校正精度不高的缺点，利用在成像光谱仪获取高光谱遥感图像时得到的同步高精度GPS数据(记录成像平台的姿态信息数据)，可以在不需要人工干预的情况下，对获取的高光谱遥感图像进行高精度的几何校正。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

A.数据导入；

(A1)读取成像光谱仪获取的bil格式的高光谱遥感图像数据；

(A2)读取GPS记录的成像平台的姿态信息数据，包括经纬度、俯仰角ψ、横滚角ω、偏航角κ和航高H；

(A3)检查GPS记录的姿态信息数据的记录数是否与成像光谱仪获取高光谱遥感图像时的扫描线数一致，如果不一致则对GPS记录的姿态信息数据进行重采样处理，使两者匹配；

(A4)将GPS记录的姿态信息数据中的俯仰角ψ、横滚角ω和偏航角κ转换为弧度单位；

B.将GPS记录的成像光谱仪获取高光谱遥感图像时扫描线对应的经纬度转换为高斯平面直角坐标；

(B1)计算成像光谱仪获取高光谱遥感图像时第m条扫描线中心点经纬度向高斯平面直角坐标转换时的中间变量，初值取m＝1；计算第一个中间变量α＝a×B+b×sin(2B)+c×sin(4B)+d×sin(6B)；其中，常系数a＝6367558.5，b＝-16036.48，c＝16.828，d＝-0.022，B为GPS记录的第m条扫描线中心点的纬度，计算第二个中间变量β＝6399698.902-21562.267×cos²B+108.973cos⁴B-0.612cos⁶B；计算第三个中间变量η＝0.0067385254×cos²B；计算第四个中间变量L＝L₁-L_c；其中，L₁为GPS记录的第m条扫描线中心点的经度，L_c为GPS记录的所有扫描线形成的投影带的中央经度；