一种星载双镜头相机图像转为单中心图像的处理方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及卫星遥感图像技术领域，尤其涉及一种双镜头线阵相机图像转为单中 心图像的处理方法及装置。
【背景技术】
[0002] 星载线阵CO)(电荷稱合器件，charge coupled device)图像作为一种较为普遍 而实用的图像获取方式在卫星遥感领域得到了广泛应用，但是由于单个镜头相机对地球观 测的视场角比较有限，因此人们设计了采用两个镜头相机垂直于卫星飞行方向按照左右并 排放置的方式同时对地球进行观测而获取地面图像的遥感器，从而可以观测到更大范围的 地表信息，实现宽覆盖的获取能力，有效提高图像获取的效率。
[0003] 左右并排放置的双镜头线阵C⑶相机其获取能力提高也对后续的图像处理和应 用带来了挑战。在一些后期处理和应用中，尤其是利用星载双镜头线阵CCD图像进行图像 校正和三维立体定位中，迫切需要将双镜头图像转换为单镜头方式的图像，即将双中心投 影获取的图像转换为等效的单中心投影图像，从而可以方便地应用现有的成熟模型或软件 实现单中心投影图像的几何校正和三维立体定位。
[0004] 目前国内外对卫星双镜头线阵C⑶图像转换为单中心投影图像的研究成果报道 极少，只有针对星载单镜头相机的内视场多片线阵CCD拼接方法进行过研究。而航空多镜 头面阵CCD图像的转换方法，例如李健等人提出的航空大面阵相机虚拟中心投影图像的生 成方法（李健、刘先林、万幼川、刘凤，SWDC-4数码航空相机虚拟影像生成，第33卷第5期， 2008年5月，武汉大学学报?信息科学版），对四个镜头的CCD面阵图像采用外视场拼接技 术来生成虚拟中心影像，主要包括了相机检校、影像纠正、内部相对定向、虚拟影像生成等 四个步骤。也有提出了一种航空面阵相机外视场拼接测量技术（王雯、宋立维、乔彦峰、余 毅，外视场拼接测量技术及其实现，第18卷第9期，2010年9月，光学精密工程），给出了如 何由4个面阵CCD测量相机的外视场拼接而实现大视场测量的系统方案，通过4台测量相 机以"田"字型配置在跟踪架水平轴两端，拼接后在视场上实现了 "一"字型的大视场测量。
[0005] 综上所述，目前已有多镜头图像转换为单中心投影图像（也即虚拟中心投影图 像）的外视场拼接方法，都是针对面阵CCD相机图像。面阵相机一次获取的图像是矩形视 场范围内所有的像素，而星载线阵C⑶相机一次只能获取一条"线"状的图像，因此线阵(XD 相机和面阵CCD相机的成像几何关系不同，多镜头的面阵CCD相机和多镜头的线阵CCD相 机成像几何关系也有很大不同，因此航空多镜头大面阵CCD相机的虚拟图像处理方法也不 能应用于星载双镜头线阵C⑶图像转换方法。必须针对星载双镜头线阵(XD图像的特点， 采用相应的转换方法。
【发明内容】
[0006] 本发明提供一种双镜头相机图像转为单中心图像的处理方法及装置，以实现星载 双镜头线阵相机图像外视场拼接的技术问题。
[0007] 本发明提供的一种双镜头相机图像转为单中心图像的处理方法，包括：
[0008] 根据星载双镜头线阵相机各自的视场角和焦距，基于双镜头相机各自成像面、地 面、等效单相机成像面之间的几何关系，确定等效中心投影的焦距；
[0009] 基于同一地面点在双镜头相机成像面和等效单相机成像面上的投影关系，分别将 左相机图像、右相机图像的横向坐标改化计算得到单相机的横向坐标；
[0010] 将改化后的左相机和右相机图像合成为一幅图像。
[0011] 作为一种实施例方式，可以通过如下公式确定等效中心投影焦距：
[0012]
[0013] 其中，为等效单镜头相机的焦距，为左相机的焦距，视场角Θ p f2为右相机的 焦距，视场角92，tg表示正切三角函数。
[0014] 作为一种实施例方式，可以按照如下公式计算得到所述对左相机图像的横向坐 标：
[0015]
[0016] 其中，X为改正后的横向坐标，Xl为左相机图像的横向坐标值，f\为左相机的焦距， Θ i为左相机视场角，tg表示正切三角函数。
[0017] 作为一种实施例方式，可以按照如下公式计算得到所述对右相机图像的横向坐 标：
[0018]
[0019] 其中，X为改正后的横向坐标，x2为右相机图像的横向坐标值，f2为右相机的焦距， Θ 2为右相机视场角，tg表示正切三角函数。
[0020] 本发明提供的一种双镜头相机图像转为单中心图像的处理装置，包括：
[0021] 计算单元，用于根据星载双镜头线阵相机各自的视场角和焦距，基于双镜头相机 各自成像面、地面、等效单相机成像面之间的几何关系，确定等效中心投影的焦距；
[0022] 改化处理单元，基于同一地面点在双镜头相机成像面和等效单相机成像面上的投 影关系，分别将左相机图像、右相机图像的横向坐标改化计算得到单相机的横向坐标；
[0023] 合成单元，用于将改化后的左相机和右相机图像合成为一幅图像。
[0024] 所述计算单元通过如下公式确定等效中心投影焦距：
[0025]
[0026] 其中，为等效单镜头相机的焦距，为左相机的焦距，视场角Θ p f2为右相机的 焦距，视场角92，tg表示正切三角函数。
[0027] 所述改化处理单元，按照如下公式将左相机图像的横向坐标改化计算得到单相机 的横向坐标：
[0028]
[0029] 其中，X为改化后的横向坐标，Xl为左相机图像的横向坐标值，f\为左相机的焦距， Θ i为左相机视场角，tg表示正切三角函数。
[0030] 所述改化处理单元，按照如下公式将右相机图像的横向坐标改化计算得到单相机 的横向坐标：
[0031]
[0032] 其中，X为改化后的横向坐标，x2为右相机图像的横向坐标值，f2为右相机的焦距， Θ 2为右相机视场角，tg表示正切三角函数。
[0033] 从上述技术方案可以看出，本发明星载双镜头线阵CCD图像转换为单中心投影图 像的方法应用了两个镜头相机各自的焦距和视场角参数，通过计算得到了等效的严密的单 镜头相机焦距，转换的单中心图像就等价于是一个单镜头相机获取的线阵CCD图像，无需 再进行处理，只需给出等效焦距就可以十分方便地应用现有的软件进行图像校正和立体定 位。
[0034] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够 更明显易懂，以下特举本发明的【具体实施方式】。
【附图说明】
[0035] 通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通 技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明 的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0036] 图1为星载双镜头线阵(XD图像转换为单中心投影图像方法的流程；
[0037] 图2为星载双镜头线阵CCD相机获取图像等效为单镜头相机的几何示意图；
[0038] 图3A为星载双镜头线阵C⑶相机获取的左右相机图像图；
[0039] 图3B为利用图1所示方法对图3A的双镜头图像进行转换后的效果图。
[0040] 图4为本发明实施例的星载双镜头相机图像转为单中心图像的处理装置结构示 意图。
【具体实施方式】
[0041] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部 分都使用相同的图号。在附图中以简化或是方便标示，且附图中未绘示或描述的实现方式， 为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的 示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近 似于相应的值。
[0042] 本发明星载双镜头线阵CCD图像转换为单中心投影图像的方法应用双镜头相机 的系统参数得到等效单相机的焦距；根据左右两台相机和等效相机的几何关系，将左右相 机的图像分别转换到等效单相机的图像坐标，并组合在一起，得到等效的单相机获取的中 心投影图像。本发明涉及卫星遥感图像处理技术领域，是一种星载双镜头线阵相机图像转 化为单台相机的中心投影图像方法，从而可以将双