[发明专利]一种考虑不同经纬度区域的卫星图像几何定标方法

说明书

本发明公开了一种考虑不同经纬度区域的卫星图像几何定标方法，包括：获取同一轨道内各经纬度区域具有不同太阳高度的卫星图像集；基于各经纬度区域的控制数据，获取所述的卫星图像集中的控制点；选取其中一个基准太阳高度图像中的控制点，基于第一几何定标模型，得到所述的太阳高度的相机标定参数；构建不同太阳高度的姿态误差补偿模型，建立考虑不同经纬度区域的第二几何定标模型；利用其他太阳高度图像中的控制点，得到姿态补偿参数；根据基准太阳高度的相机标定参数、不同太阳高度的姿态补偿参数，基于第二几何定标模型，更新标定文件。本发明可以顾及不同经纬度区域卫星图像的统一定标，实现整个卫星轨道上不同太阳高度的卫星图像精确标定。

技术领域

本发明涉及卫星遥感技术领域，尤其涉及一种考虑不同经纬度区域的卫星图像几何定标方法。

背景技术

开展卫星图像高精度地面定标是高分辨率卫星图像高定位处理的前提条件，目前高分辨率卫星图像定标方法主要是采样常规几何定标模型，该模型主要基于某一个定标场地区的单景卫星图像进行定标，即利用定标场的高精度参考数据和相应的某一定标景卫星图像对相机参数进行在轨标定，然后该参数应用于整个卫星各个地区各个地方时的图像处理。该定标方法在太阳同步轨道卫星在轨几何定标中效果较好，也是目前多数在轨卫星采用的定位方法，具有较好的普适性。

然而，随着高分辨率非太阳同步轨道卫星的投入使用，不像太阳同步轨道卫星每次都能以相同的地方时对同一轨道内各经纬度地区成像，该类卫星由于其轨道的特殊性，在同一轨内，存在每次对该轨内各个经纬度地区成像都会有不同的太阳高度、不同的太阳辐照度，导致同一轨内不同经纬度地区成像时卫星器件受热情况差异较大，相机指向角存在随不同太阳高度而发生变化的现象然而。此时，若基于常规几何定标模型，并利用单个地区定标场的单景定标图像进行相机参数的标定，只能标定出该经纬度地区定标景图像成像时的相机参数，无法标定出同一轨道内不同经纬度地区由于太阳高度差异而引起的相机参数变化情况，进而势必导致该标定参数无法很好的适用卫星同一轨内不同经纬度区域所有图像的高定位处理。因此，为保证同一轨内不同经纬度下的相机参数都能得到较好的标定，解算适于卫星常态化高定位处理的相机参数，急需开展针对非太阳同步轨道卫星的在轨几何定标方法研究。

由于常规几何定标方法主要采用常规几何定标模型，利用某一定标场区域的单景卫星图像进行在轨几何定标，并未考虑整个卫星整个回归周期内不同太阳高度的卫星影像情况，无法标定回归周期内同一地区不同太阳高度成像时由于太阳辐射差异较大而引起的相机参数变化情况，使得该标定参数对非太阳同步轨道卫星中不同太阳高度的影像的适用性相对较差，制约了高分辨率卫星图像的在轨高定位处理，因此亟待解决非太阳同步轨道卫星回归周期内不同太阳高度的在轨几何定标技术难题。

发明内容

针对上述问题，本发明公开了一种考虑不同经纬度区域的卫星图像几何定标方法，包括：

S1，获取卫星同一个轨道内不同经纬度区域的卫星图像集，卫星图像集中的每个卫星图像具有相互不同的太阳高度；

S2，将步骤S1获取的卫星图像集都分别与相应经纬度区域的正射影像和数字高程模型进行地面控制点匹配，获取所述的卫星图像集中的沿卫星轨道方向多行像素内均匀分布的地面控制点的像方坐标和物方坐标；

S3，建立第一几何定标模型，选取卫星图像集中某一太阳高度的卫星图像的地面控制点，该卫星图像对应的太阳高度称为基准太阳高度，并将该地面控制点的像方坐标和物方坐标代入第一几何定标模型，采用先解算外方位元素，后解算内方位元素的定标方法，解算第一几何定标模型，得到所述的基准太阳高度的相机的内标定参数(m₀,m₁,m₂,m₃,...,m_p)和(n₀,n₁,n₂,n₃,...,n_p)，以及外标定参数p为相机的内标定参数的阶数；

所述的第一几何定标模型，其表达式为：