[发明专利]视频卫星的点状运动目标状态估计方法及系统

说明书

本发明公开了一种视频卫星的点状运动目标状态估计方法，包括：S1从视频卫星影像产品读取帧序列点文件，获得点状运动目标的坐标信息、每帧影像获取时间和每帧影像对应的RPC模型参数；S2利用每帧影像对应的RPC模型参数，构建每帧影像的RPC模型；S3对每帧影像上每一个点状运动目标，结合DEM数据和每帧影像的RPC模型，分别计算各点状运动目标的物方坐标；S4根据点状运动目标的物方坐标，采用切比雪夫多项式模型进行运动轨迹拟合；S5利用点状运动目标的轨迹模型估计点状运动目标任意时刻的运动状态。本发明能够解决星载视频影像点状动目标真实运动状态难以精确描述的问题；且形式简单，使用方便。

技术领域

本发明涉及运动目标状态估计技术领域，特别是涉及一种视频卫星的点状运动目标状态估计方法及系统。

背景技术

随着遥感应用的深入，应用需求已从定期的静态普查向实时高动态监测方向发展，利用卫星对全球热点区域和目标进行持续监测，获取动态信息已经成为迫切需求。除了经典光学遥感卫星影像包含的静态信息外，卫星视频还可以获取一定时空范围内的实时动态信息，使得遥感观测有更广阔的应用前景。视频应用中，针对点状运动目标的运动状态估计是动态信息定量化描述的重要一步，同时也是后期高级应用和处理的基础和前提。

当捕获到卫星视频中的点状运动目标后，能够实现运动目标在像方的识别。但无法实现运动目标在物方的运动状态估计，需要根据摄影测量原理，将序列影像上的目标点进行星地一体化求解，从而使得运动轨迹解算到物方空间，实现点状运动目标的可发现可跟踪可预测。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于RPC模型的视频卫星的点状运动目标状态估计方法及系统。

本发明的技术方案如下：

一、视频卫星的点状运动目标状态估计方法，包括步骤：

S1从视频卫星影像产品读取帧序列点文件，获得点状运动目标的坐标信息、每帧影像获取时间和每帧影像对应的RPC模型参数，并统计点状运动目标数；

S2利用每帧影像对应的RPC模型参数，构建每帧影像的RPC模型(X,Y,H)表示影像像素(s,l)的正则化地面点坐标，即物方坐标；(x,y)表示影像像素(s,l)的正则化像点坐标；Num_l(P,L,H)、Den_l(P,L,H)、Num_s(P,L,H)、Den_s(P,L,H)为RPC模型的三次多项式；

S3对每帧影像上每一个点状运动目标，结合DEM数据和每帧影像的RPC模型，分别计算各点状运动目标的物方坐标(X,Y,H)；

S4根据点状运动目标的物方坐标(X,Y,H)，采用切比雪夫多项式模型进行运动轨迹拟合；本步骤进一步包括：

4.1基于切比雪夫多项式构建点状运动目标的轨迹模型：

式(1)中，X(t)、Y(t)、H(t)表示时刻t的物方坐标，t∈[t₀,t₀+Δt]，t₀表示起始历元时刻，Δt表示拟合时间长度；n表示切比雪夫多项式的阶数，i表示每项切比雪夫多项式的阶数；分别表示卫星位置的X坐标分量、Y坐标分量、H坐标分量的i阶切比雪夫多项式系数；T_i(τ)表示i阶切比雪夫多项式，T_i+1(τ)＝2τT_i(τ)-T_i-1(τ)，T₀(τ)＝1，T₁(τ)＝τ，

4.2基于切比雪夫多项式构建误差方程：