[发明专利]大幅宽成像载荷图像重映射方法及系统

说明书

本发明提供了一种大幅宽成像载荷图像重映射方法及系统，包括：输入一段时间内的原始图像数据块以及成像时刻、卫星三轴姿态、卫星位置信息。对原始图像数据进行逐像元的地理定位。计算无畸变图像中每一像素地理定位。建立局部投影坐标系。将原始图像与无畸变图像的三维位置坐标均映射到平面中。在平面中实施二维线性插值获取重映射后的图像。输出重映射的图像及逐像元的经度、纬度。本发明方法合理、实施简易，可以有效应用于大幅宽成像载荷的图像重映射。

技术领域

本发明涉及遥感领域，具体地，涉及一种大幅宽成像载荷图像重映射方法及系统。

背景技术

幅宽是卫星载荷的一个重要指标，影响卫星的观测覆盖率，随着星上运动部件的成熟，具有大幅宽的成像载荷被广泛应用于遥感领域。为了实现大幅宽成像，实现方式可有多种形式，如：高轨道高度、垂轨扫描、圆锥扫描、多相机拼接、多探测器阵列拼接等。

当成像载荷幅宽增大后，地球曲率的影响便会明显，使得图像中存在明显几何畸变，需要对图像数据进行重新映射(采样)。对地观测的遥感仪器，理论上其成像目标分布于一个三维空间的曲面之上，而目前已有的重映射方法大多建立在经纬度网格投影基础上，如文献[1](楼琇林，遥感图像数据重采样的一种快速算法，遥感学报，第6卷，第2期，2002)、文献[2](叶金印，气象遥感图像及格点场重采样插值方法，计算机工程与应用，第49卷，第18期，2013)、中国科学院上海技术物理研究所专利《遥感图像数据重采样方法，专利号ZL200910049112.5》。将三维空间的像素点投影在经纬度网格中，会导致原先像素对应的成像区域大小信息丢失，且对应地球上相同大小的成像区域，高纬度地球采样点更密。北京航空航天大学专利《一种基于成像区域合成的遥感图像重采样方法，专利号ZL201110379706.X》考虑到成像区域大小不同的问题，提出了确定原始图像各像元四边形成像区域并按照采样前后像元重叠面积进行像素灰度值计算的方法。该方法可以一定程度上保留原始图像中像素对应的成像区域大小信息，但未考虑地球曲率、成像区域非四边形等因素的影响。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种大幅宽成像载荷图像重映射方法及系统。

根据本发明提供的一种大幅宽成像载荷图像重映射方法，包括：

信息获取步骤：获取一段时间内的原始图像以及成像时刻、卫星三轴姿态、卫星位置信息；

三维位置坐标获取步骤：根据成像时刻、卫星三轴姿态、卫星位置信息对原始图像进行逐像元的地理定位，获取每一像素对应的地球旋转坐标系中的三维位置坐标；

计算步骤：依据大幅宽成像载荷原始标称地面采样间隔，计算无畸变图像中每一像素对应的地球旋转坐标系中的三维位置坐标及大地测量坐标系中的经度、纬度；

局部投影坐标系建立步骤：建立局部投影坐标系；

映射步骤：将原始图像的三维位置坐标与无畸变图像的三维位置坐标均映射到平面中；

重映射步骤：在所述平面中实施二维线性插值获取重映射后的图像；

输出步骤：输出重映射的图像及逐像元的经度、纬度。

优选地，所述计算步骤中无畸变图像构造方法为在卫星轨道坐标系下构建等时间间隔曝光的线阵，线阵中各像素的视轴设置依据大幅宽成像载荷原始标称地面垂轨采样间隔，时间间隔依据大幅宽成像载荷原始标称地面沿轨采样间隔，具体步骤包括：

步骤3.1，设置线阵各像素在卫星轨道坐标系下的视轴矢量，若星下点方向的视轴矢量为垂轨方向若像素视轴偏离星下点角度为a，那么该像素在卫星轨道系下的视轴矢量为

步骤3.2，设置构建的线阵曝光时间间隔，若大幅宽成像载荷原始标称地面沿轨采样间隔为d，地球平均半径为R，卫星运动平均角速度为μ，则构建的线阵曝光时间间隔t为