[发明专利]高分六号宽视场相机相对几何定标方法及系统

说明书

本发明提供一种高分六号宽视场相机相对几何定标方法，进行数据准备，包括输入经过辐射校正的原始分片分波段的WFV影像数据、参考DOM和对应的DEM数据；绝对参考基准的定标，包括以B2波段的8片CMOS为定标对象，利用自动量测DOM和B2波段影像得到的高精度密集控制点，基于探元指向角模型实现内外参数的分步绝对几何定标；进行B1,B3,B4,B5和B6波段分别与B2波段间相对定标控制点的自动获取，进行各片相对定标模型的构建，各片相对定标参数的解算；以标定好的B6波段为参考波段，进行B7和B8波段相对定标参数的求解。该方法基于多个参考波段，设计适用于存在较大辐射差异的波段间高精度几何配准方法，能够有效地保证波段间的配准精度，改善影像产品几何质量。

技术领域

本发明属于遥感影像几何处理领域，涉及高分六号宽视场相机相对几何定标方法及系统。

背景技术

高分六号(GF6)卫星是我国高分专项规划中的一颗高分辨率宽视场成像光学遥感卫星。星上搭载的宽视场(WFV)相机成像能够实现单相机成像幅宽优于800km，星下点地面分辨率达16m，代表国际同类卫星观测幅宽的最高水平，对大尺度地表观测和环境监测具有独特优势。宽视场相机采用新型超大视场离轴四反射式光学系统结构形式，视场角达到65.64°，中心成像和边缘成像的几何特性存在很大的区别。此外，相机共8个波段，每个波段由8片互补金属氧化物半导体(CMOS)探测器光学拼接而成，8个波段对地推扫成像，不同波段间的图像存在时间延迟。如何保证WFV影像的几何精度以及波段间的配准精度，获取高质量的卫星影像，保证后续遥感应用的准确性，成为急需解决的突出问题。

卫星在轨几何定标是高分辨率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几何质量。目前，大多研究者采用基于高精度参考定标场数据的先外定标后内定标的分步式定标方法，利用自动匹配卫星影像和参考定标场影像得到的地面控制点(GCPs)，通过空间后方交会确定内外定标参数，对绝对几何畸变进行精确标定。外部系统标定通常通过改正相机安装角进行补偿，内部畸变通过严格物理成像模型或者探元指向角模型进行描述，指向角模型可以避免严格模型过参数化、方程求解病态的问题，但都需要参考影像在卫星垂轨方向上完全覆盖，以对每个探元提供精确的绝对约束。这种定标方法依赖于高精度的定标场数据。相对定标是一种无需高精度定标场的定标方法，选择一个已定标的波段作为其余波段的参考影像，基于物方定位一致性，利用波段影像间的同名像点信息，对波段间的相对几何畸变进行标定与补偿。相对定标实际上是一种基于几何关系的波段间的配准方法。不同于传统的基于影像匹配的配准方法，这种几何配准方法不受限于影像质量。高分六号宽视场相机波段多，波段间的辐射差异大，同名像点难以匹配，选用一个波段作为参考波段的传统相对定标方法已不能适用于宽视场相机。因此，必须针对高分六号宽视场相机的结构及成像特点，构建合适的相对几何定标方法，以保证影像的几何质量。

发明内容

本发明所要解决的问题是，针对高分六号宽视场相机不能应用传统相对定标方法的问题，提供一种有效的相机相对几何定标技术方案。

本发明的技术方案提供一种高分六号宽视场相机相对几何定标方法，高分六号卫星上搭载的宽视场相机拍摄的影像数据有8个波段，分别依次记为B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7和B8波段，每个波段由8片CMOS拍摄的影像光学拼接而成，其特征在于，相对几何定标过程包括以下步骤：

步骤1，数据准备，包括输入经过辐射校正的原始分片分波段的WFV影像数据、高精度参考DOM和对应的DEM数据；

步骤2，绝对参考基准的定标，包括以第2波段B2的8片CMOS为定标对象，利用自动量测DOM和B2波段影像得到的高精度密集控制点GCPs，基于探元指向角模型实现内外参数的分步绝对几何定标；

步骤3，进行B1,B3,B4,B5和B6波段分别与B2波段间相对定标控制点的自动获取；