[发明专利]一种高对比度高精度的空间相机在轨几何定标系统

说明书

本发明的高对比度高精度的空间相机在轨几何定标系统，采用至少两列平行设置的主动辐射靶标组，每个主动辐射靶标组包括至少十个可以主动发光的主动辐射靶标，主动辐射靶标具有足够的辐射亮度，在卫星图像中具有较高的图像对比度，便于卫星图像识别，利用质心算法，具有小于0.3个像元的精度，主动辐射靶标的发光面积小于空间相机的地面像元分辨率，具有小于1/3像元的地理位置精度，从地面位置信息输入至图像输出均具有较高的精度，结合几何定标算法，计算几何定标相关参量，从而提高空间相机的在轨几何定标精度，在未来大量卫星的在轨几何定标中将发挥重要作用，具有广泛的应用价值。

技术领域

本发明涉及遥感成像领域，具体涉及一种高对比度高精度的空间相机在轨几何定标系统。

背景技术

高分辨率遥感卫星在飞行中因振动、温度和压强变化等会导致星载传感器的内部几何参数发生变化，在进行立体测绘时会带来很大的定位误差，严重制约其遥感数据的定量化应用，遥感卫星的在轨几何定标是解决该问题的有效途径。目前有多种在轨几何定标方法，这些方法各有特点，均取得了一定的在轨几何检校成效，但也存在一些有待于进一步改进和优化的方面。

目前，几何定标控制点主要分为两类，一类是利用地面的自然景物作为控制点完成在轨几何定标；一类是利用地面人工靶标作为有效控制点完成几何定标。光学遥感卫星发射升空后为了检验其空间几何关系的变化，需要对其进行在轨几何检校。

如今作为光学遥感器在轨几何检校的控制点，大都是影像上较明显清晰的地表物来选取的，例如河流的交汇点或弯曲点、道路的交叉口、房屋拐角处以及特殊的地形等，在影像上识别出这样的控制点是困难的，找出控制点中心所在像元就更加困难，因而几何定标的精度相对较低。另一方面采用地面人工标志靶标(黑白方形对顶标志)作为地面控制点，该标志靶标相比自然景物具有良好的光谱平坦性、朗伯性及均匀一致性等光学辐射特性，在标志靶标的下面铺设地网，减少背景辐射。标志靶标和地网一般为正方形，标志靶标边长达到四五十米，地网尺寸达到近百米，在进行几何定标时，一般需要数十个，因此铺设标志靶标耗费大量的人力物力。

这些几何定标方法，均采用地面固定定标场地，依靠反射太阳光，定标时受定标场地天气因素和卫星回归周期等因素影响，造成定标周期长、频次低、成本高、几何定标精度低。

发明内容

本发明实施例提供了一种高对比度高精度的空间相机在轨几何定标系统，采用主动辐射靶标作为地面控制点，主动辐射靶标具有主动发光功能，且辐射亮度高，空间相机对该几何定标系统成像时可以获得较高对比度的靶标图像，便于图像识别和几何质心计算，每个主动辐射靶标具有体积小、重量轻、功耗小、发散角大、便于安装等特点，该定标几何定标系统具有较高的地面控制点精度和图像几何定位精度。

本发明实施例中提供一种高对比度高精度的空间相机在轨几何定标系统，包括至少两列间隔第一距离平行设置的主动辐射靶标组，每个主动辐射靶标组包括至少十个可以主动发光的主动辐射靶标，所述至少十个主动辐射靶标以第二距离等间隔排成一列，所述主动辐射靶标的发光面积小于空间相机的地面像元分辨率对应的面积，根据所述主动辐射靶标的位置信息以及所述空间相机的图像中像元位置信息，利用几何定标算法，获取空间相机的内方位元素和外方位元素等相关参数，完成空间相机几何定标。

可选地，所述主动辐射靶标采用白光LED组成的面辐射光源,且辐射亮度具有大于等于150W/m²/sr。

可选地，所述主动辐射靶标的发散角大于等于120°。

可选地，当所述空间相机的像元分辨率为1.0m×1.0m时，所述主动辐射靶标的尺寸为0.4m×0.4m。

可选地，所述第一距离和所述第二距离相同。

可选地，所述第一距离和所述第二距离均为大于等于1km。

可选地，所述第一距离和所述第二距离采用具有厘米级测量精度的GPS-RTK测量系统进行确定。