[发明专利]一种基于45度镜宽幅多元并扫成像的像旋校正方法

说明书

本发明公开了一种基于45度镜宽幅多元并扫成像的像旋校正方法，该方法包括以下步骤：首先，建立无像旋图像坐标系，并在无像旋图像上任意选择某一点P；其次，判断图像点P是否在探测器范围内；之后，建立探测器面坐标系，根据扫描镜旋转角度θ计算得到图像点P在原始像旋转图像中对应的图像坐标；最后，根据无像旋图像每一列和行的坐标计算出该像元在原始像旋图像中的具体位置，通过重采样获得校正后的无像旋图像的灰度值，进而得到整幅原始像旋图像的校正图像。由本发明方法校正后的图像和原始像旋图像相似性对比，有效地解决45度镜宽幅多元并扫成像带来的像旋问题。

技术领域

本发明涉及一种光学图像处理技术，具体涉及一种基于45度镜宽幅多元并扫成像的像旋校正方法，尤其涉及计算机、遥感等领域的像旋校正方法。

背景技术

基于45度旋转扫描镜的光机扫描由于其尺寸小、稳定性好、幅宽大等特点，被广泛应用于航天遥感仪器中。对于多元线列探测器，45度扫描镜不仅会导致并扫波段扫描图像产生像旋，还会造成不同波段扫描图像的无法配准；对于面阵探测器，45度扫描镜会导致焦平面上所成的像存在像旋，进而各个像元所对应的视场无法配准。因此，研究45度镜像旋校正是十分关键的。

对于45度镜畸变校正方法有光机校正和软件校正两种。软件校正方法的关键在于建立像旋图像与无像旋图像之间的关系。国内外对45度镜成像的研究相对比较少。国内的相关研究包括：对45度镜的成像规律和扫描轨迹进行了深刻分析，并得到了一些定性的结论；建立了二维指向系统的数学模型，针对二维指向镜和面阵探测器成像系统，提出了像旋消除算法；对45度二维扫描镜的像旋及扫描轴系的性质进行了深入研究；针对绕X轴旋转的45度镜多元并扫系统扫描轨迹进行分析，并进行软件像旋校正，得到较好的校正效果；针对两种扫描方式下的绕两个轴旋转的45度镜加面阵探测器扫描系统的成像原理及扫描轨迹进行分析，确定像元坐标与地面坐标的对应关系，从而通过插值等手段进行畸变消除。这些研究没有考虑到随着并扫探测器数目的增多，扫描图像在相邻扫描带连接处出现的断裂错位越严重；探测器偏离主光轴等瞬时视场数越大，图像像旋畸变越严重等问题。

发明内容

针对45度镜扫描成像所存在的像旋校正问题，本发明提供了一种基于45度镜宽幅多元并扫成像的像旋校正方法，从而有效解决45度镜扫描成像带来的像旋问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明公开了一种基于45度镜宽幅多元并扫成像的像旋校正方法，所述方法包括以下步骤：

1)：建立无像旋图像坐标系，并在无像旋图像上任意选择某一点P，得到其在无像旋图像坐标系下的坐标，具体步骤如下：

1-1)：无像旋图像坐标系{O_N-X_NY_N}的建立主要是指0度无像旋图像坐标系的建立。即以45度扫描镜中心在星下点的投影为原点O_N，飞行方向为X_N轴，扫描方向为Y_N轴，建立坐标系。

1-2)：任意选择无像旋图像上某一点P，其坐标为P_N＝(x₁ y₁)，其中y₁＝j为通道中心偏离光轴的距离，x₁＝±N,±N-1,…,0，N为探测器的像元数。

2)：判断点P是否在探测器范围内，包括四种状态：点P在探测器范围内、点P在飞行方向超越探测器范围、点P在扫描方向超越探测器范围、点P在飞行方向和扫描方向均超越探测器范围。具体步骤如下：

首先判断P点是否在探测器范围内；之后根据步骤3-2)求解P点在探测器面坐标系下的坐标，即为原始像旋图像中对应的坐标。记探测器每元的扫描角度为S_a，瞬时视场角为V_a，45度扫描镜转动角为θ。