[发明专利]一种数字化几何定标场和GCP相结合的内方位元素定标方法

说明书

一种数字化几何定标场和GCP相结合的内方位元素定标方法，包括高精度外业地面控制点布设、采集及人工内业立体环境刺点方案、利用数字化几何定标场数据采用密集匹配的方法进行控制点的自动量测、探元指向角相机内定校模型构建及模型参数求解策略和方法、相机内定标参数优化模型构建及模型参数求解。经实践验证表明该内定标方法可行、有效，结果稳定、可靠、内定标精度高，目前已工程化应用到商遥卫星地面数据处理系统中，运行稳定，取得了良好的工程化应用效果。

技术领域

本发明涉及一种数字化几何定标场和GCP相结合的内方位元素定标方法，属于遥感影像在轨几何检校与处理技术领域。

背景技术

虽然卫星上的相机在卫星发射前会进行严格的实验室内标定，然而由于发射过程中的震动、材料放气、在轨运行时成像条件的改变以及器件的老化等因素的影响，使得相机内方位元素定标参数发生改变，因此需要对卫星进行在轨内方位元素定标，卫星在轨内方位元素定标是光学遥感卫星实现高精度几何定位的关键环节，直接影响卫星影像的内部几何精度和波段配准精度。

由于高分辨卫星地面像元分辨率(GSD)越来越高(注：高景卫星的GSD为0.5m、WorldViewⅢ更是达到了0.3m)、以及内方位元素定标精度要求越来越高(注：通常要求CCD探元的指向角标定精度优于0.3像元)，从而对数字化几何定标场数据(包括数字正射影像数据(DOM数据)和数字高程影像数据(DEM数据))的内部几何精度要求极高(注：DOM数据内部几何精度优于0.1m、DEM数据高程精度优于0.5m)，然而，目前已有的数字化几何检校场数据的内部几何精度为0.3m左右，采用传统的内方位元素定标方法根本无法满足要求，如果采用更好精度的数字化几何定标场数据将耗费巨大的经费，因此，必须针对GSD优于0.5米的高分辨率卫星的高精度内方位元素定标的特殊要求，采用适当的方法进行高精度内方位元素定标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种数字化几何定标场和GCP相结合的内方位元素定标方法，包括高精度外业地面控制点布设、采集及人工内业立体环境刺点方案、利用数字化几何定标场数据采用密集匹配的方法进行控制点的自动量测、探元指向角相机内定校模型构建及模型参数求解策略和方法、相机内定标参数优化模型构建及模型参数求解。经实践验证表明该内定标方法可行、有效，结果稳定、可靠、内定标精度高，目前已工程化应用到商遥卫星地面数据处理系统中，运行稳定，取得了良好的工程化应用效果。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种数字化几何定标场和GCP相结合的内方位元素定标方法，包括如下步骤：

步骤一、在待定标影像的某一范围内进行外业地面控制点(GCP)采集并制成点之计，根据所述点之计在立体环境下生成像控点文件；

步骤二、将数字化几何定标场数据与步骤一中的待定标影像进行控制点自动量测，获取控制点坐标；

步骤三，利用卫星的姿态、轨道、行时和卫星的实验室定标参数，建立基于一元三次曲线的探元指向角在轨几何检校模型；

步骤四、利用所述步骤二中控制点坐标和所述步骤三中的探元指向角在轨几何检校模型，迭代求解相机内标定参数；

步骤五，利用所述步骤一中生成的像控点文件，对所述步骤四中相机内定标参数进行优化。

上述数字化几何定标场和GCP相结合的内方位元素定标方法，所述步骤二中控制点的数量不少于所述步骤一中待定标影像的某一范围的像素点的万分之五。

上述数字化几何定标场和GCP相结合的内方位元素定标方法，所述步骤二中，采用灰度匹配和线特征匹配方法对数字化几何定标场数据与步骤一中的影像进行控制点初步自动量测，然后采用最小二乘匹配方法对数字化几何定标场数据与步骤一中的影像进行控制点精确自动量测。