[发明专利]一种多片线阵CCD相机的相对辐射定标方法

权利要求书

1.一种多片线阵CCD相机的相对辐射定标方法，其特征在于步骤如下：

1)建立遥感卫星多片线阵CCD相机的焦平面坐标系P₀-P₁P₂P₃及其对应的地理坐标系G₀-G₁G₂G₃；其中多片线阵CCD的相邻两片之间以预设的倾斜角度布置在焦平面上；其中，P₀为焦平面坐标系的原点，位于多片线阵CCD的中点；P₁、P₂、P₃三个坐标轴分别平行于卫星本体坐标系S₀-S₁S₂S₃的滚动轴、俯仰轴和偏航轴；G₀为地理坐标系的坐标原点，且G₀是P₀点对应的地面点；G₁轴过G₀且平行于卫星飞行方向；G₃轴指向天顶并过地球中心；G₂轴垂直于G₁G₃构成的平面且符合右手法则；

建立多片线阵CCD拟合后的成像曲线方程p₁＝a_n|p₂|ⁿ+a_n-1|p₂|^n-1+…+a₁|p₂|+a₀，其中，(p₁,p₂)表示多片线阵CCD在焦平面坐标系中的坐标，a_n,a_n-1,…,a₁,a₀为方程系数，n为方程次数，|·|表示取绝对值；

2)建立从地理坐标系G₀-G₁G₂G₃到焦平面坐标系P₀-P₁P₂P₃的转换关系；

21)卫星绕本体坐标系的滚动轴旋转滚动角之后，P₀点对应的地面点从星下点K₀指向点K₁，则从星下点K₀指向点K₁对应的地心角表示为∠K₀OK₁，其中，O为地心；卫星再绕本体坐标系的俯仰轴旋转俯仰角θ之后，P₀点对应的地面点从点K₁指向点G₀，则从点K₁指向点G₀对应的地心角表示为∠K₁OG₀；卫星最后绕本体坐标系的偏航轴旋转偏航角ψ之后，P₀点对应的地面点仍为G₀；根据地球半径R、卫星轨道高度H以及卫星的俯仰角θ、滚动角，计算获得∠K₀OK₁与∠K₁OG₀；

22)从地理坐标系G₀-G₁G₂G₃到焦平面坐标系P₀-P₁P₂P₃的转换关系表示为：

P1P2P31=M6M5M4M3M2M1G1G201;---(1)]]>

其中，M₁为从地理坐标系G₀-G₁G₂G₃到地固坐标系O-E₁E₂E₃的转换矩阵，具体表示为：

M1=cosi0-sini000sini0cosi00000100001cosγ00sinγ000100-sinγ00cosγ00000110000cos∠K0OK1sin∠K0OK100-sin∠K0OK1cos∠K0OK100001cos∠K1OG00-sin∠K1OG000100sin∠K1OG00cos∠K1OG00000110000100001(R+h)0001;]]>

其中h为地面点G₀的地形高度，γ₀为升交点与卫星之间的地心角，i₀为卫星轨道倾角；

M₂为从地固坐标系O-E₁E₂E₃到惯性坐标系O-I₁I₂I₃的转换矩阵，具体表示为：

M2=cosωt0sinωt00100-sinωt0cosωt00001;]]>

其中ω为地球自转角速度；

M₃为从惯性坐标系O-I₁I₂I₃到轨道坐标系B₀-B₁B₂B₃的转换矩阵，具体表示为：

M3=10000100001-(R+H)0001cosγ0-sinγ00100sinγ0cosγ00001cosi0sini000-sini0cosi00000100001;]]>

其中γ＝γ₀+Ωt，Ω为卫星轨道运行相对地心的角速度；

M₄为从轨道坐标系B₀-B₁B₂B₃到本体坐标系S₀-S₁S₂S₃的转换矩阵，具体表示为：

其中ψ₀、θ₀、分别表示卫星的初始偏航角、俯仰角与滚动角，分别表示卫星的偏航角速度、俯仰角速度、滚动角速度；

M₅为从本体坐标系S₀-S₁S₂S₃到相机坐标系C₀-C₁C₂C₃的转换矩阵，具体表示为：

M5=fH-h0000fH-h0000fH-h00001;]]>

其中f为相机的焦距；

M₆为从相机坐标系C₀-C₁C₂C₃到焦平面坐标系P₀-P₁P₂P₃的转换矩阵，具体表示为：

M6=10000100001f0001;]]>

3)根据步骤2)中建立的转换关系，计算获得焦平面坐标系P₀-P₁P₂P₃的原点P₀对应的初始偏流角β₀；将卫星偏航角旋转90°-β₀后，进入相对辐射定标模式；

4)根据步骤1)建立的多片线阵CCD拟合后的成像曲线方程，在相对辐射定标模式的成像过程中，根据步骤2)中建立的转换关系计算获得卫星偏航角速度；多片线阵CCD的所有像元在该偏航角速度下对地面同一区域成像，获取图像数据；

5)根据步骤4)获取的图像数据，利用直方图匹配方法获得多片线阵CCD所有像元的直方图查找表。