[发明专利]基于平坦地形的光学遥感卫星内检校方法及系统

权利要求书

1.一种基于平坦地形的光学遥感卫星内检校方法，其特征在于：基于平坦地形的内检校过程包括以下步骤：

步骤1，光学遥感卫星内检校模型建模；

步骤2，选取平坦地区两张具有重叠区域的影像构成重叠影像；

步骤3，利用重叠影像获取同名连接点的像方坐标、物方坐标初值及对应的SRTM全球高程参考值；

对两张重叠影像进行特征提取和特征匹配构建同名连接点对，然后采用最小二乘匹配方法对同名连接点对的像点坐标进行优化，最后采用前方交会获取同名连接点对的物方坐标初值，并根据物方坐标初值的大地经纬度坐标从SRTM全球高程数据上获取对应的高程参考值；

对两张重叠影像进行特征提取和特征匹配构建同名连接点对；对两张影像分别进行影像特征点提取和描述，特征点提取和描述可采用SIFT影像特征描述子，同时要求特征点在影像上分布均匀；根据SIFT特征描述子对两张影像进行特征匹配，得到同名匹配点对L_m＝(x_m1,y_m1,x_m2,y_m2)，其中(x_m1,y_m1)表示第一张影像的点坐标，(x_m2,y_m2)表示第二张影像的点坐标，将L_m压入同名连接点链表L；上述匹配不断进行，最终得到同名连接点链表L；

步骤3.2，遍历同名连接点链表L的元素L_m，以第一张影像作为匹配基准影像、第二张影像作为匹配源影像，(x_m1,y_m1,x_m2,y_m2)进行最小二乘匹配，根据匹配的结果修正(x_m2,y_m2)数值；步骤3.2不断重复，直至遍历完同名连接点链表L；

步骤3.3，前方交会获取同名连接点对的物方坐标初值；

步骤3.3.1，成像模型建模；经典的严密成像模型一般写成共线方程物方形式如下：

其中[X(t),Y(t),Z(t)]表示卫星在地球地心直角坐标系中的位置，R(t)表示从本体坐标系到地球地心直角坐标系的旋转矩阵，都由像素坐标所对应的时间内插得到；对于线推扫成像影像，位置[X(t),Y(t),Z(t)]和姿态R(t)都是时间的函数，二者一起被称为严密成像模型的外方位元素；[x-x₀,y-y₀,f]表示摄影光线在本体坐标系下的方向；其中[x,y]是影像坐标，[x₀,y₀,f]表示影像的主点和主距；[x-x₀,y-y₀,f]称为严密成像模型的内方位元素,[X_W,Y_W,Z_W]表示影像坐标[x,y]所在的空间光线在地球地心直角坐标系当中的指向向量；另外，m为缩放系数，[X_S,Y_S,Z_S]为定位的地面点在地球地心直角坐标系中的位置，此二者都为未知数；

步骤3.3.2，对于同名连接点链表L的第m个元素L_m，设[X_Sm,Y_Sm,Z_Sm]为待求的L_m在地球地心直角坐标系中的地面点位置，根据共线方程，可以列出L_m的第n(1≤n≤2)个像点(x_mn,y_mn)与[X_Sm,Y_Sm,Z_Sm]的函数关系式如下：

其中，t_mn为像点L_mn所对应的拍摄时间，[X(t_mn),Y(t_mn),Z(t_mn)]为根据时间t_mn内插得到的卫星在地球地心直角坐标系中的位置，[X_Wmn,Y_Wmn,Z_Wmn]表示影像坐标P_ij(即L_mn所指向的像点)所在的空间光线在地球地心直角坐标系当中的指向向量，皆为已知量；

公式(14)可以列成误差方程式：

对L_m的两个同名点坐标(x_m1,y_m1,x_m2,y_m2)分别进行法化，得到下式：

简化成法方程矩阵形式：

其中B为4×3矩阵，K为4×1矩阵；对上式进行最小二乘求解得到第m个地面点在地球地心直角坐标系中坐标初值：

步骤3.3.3，将地面点在地球地心直角坐标系中的坐标初值转化到大地坐标系，公式如下：

其中，(L_Sm,B_Sm,H_Sm)为大地坐标系中的经纬度高程坐标，(a,e,N_Sm)分别为椭圆长半轴、第一偏心率以及卯酉圈半径大小；将上述函数关系记为函数T：

步骤3.3.4，根据物方点初值的经纬度坐标，到SRTM全球高程参考数据上地理采样得到指定位置的高程参考值；

步骤3.3.5，逐个遍历同名连接点链表L的元素L_m，按照步骤3.3.2、3.3.3和3.3.4逐元素计算所对应的地面点的初值及高程参考值，并保存；

步骤4，利用同名连接点的像方坐标、物方坐标初值及对应的SRTM全球高程参考值构建关于内检校模型参数的误差方程式；

步骤5，求解内检校模型参数的误差方程式得到内检校模型参数。