专利名称：遥感产品几何偏差评测的一种要素分解组合方法
技术领域：
本发明公开了一种遥感产品几何偏差评测的一种要素分解组合方法，属于航天遥感的评价定标技术领域。
背景技术：
国产陆地观测卫星产品的几何质量经过10年的发展，已经大幅提高，但相比于部分国外同类卫星仍然有些差距。对此，需要从成像全链路上探讨几何偏差的来源。由于最终产品本身的几何偏差包含了全链路上的各种因素的综合影响，所以如何对总偏差进行分解和组合，找到有规律的系统偏差，将会成为提高几何质量的重要途径。在以往推扫式VOTR相机的在轨测评定标技术中，将几何偏差孤立的分为外部几何偏差和内部几何偏差，这对于上述问题的分析打下了一定基础，但也有其缺陷无法全面准确估计几何定位偏差的系统性规律，将姿态、轨道数据偏差与其它内方位元素偏差分离， 也就难以给出精度较高的几何校正模型。虽然传统航测胶片式相机影像相对几何偏差规律和来源有其分析方法，但卫星遥感中推扫式相机有其自己的特点，这些方法不能照搬。为此，要在此基础上，找到更合适的评价分析方法，进一步将两者的评价指标与方法扩展和细分，并进行综合的统计分析和画图。通过这样的技术手段，来准确描述几何定位偏差来源的性质，分离出系统部分，从而为数据处理模型的修正提供直接依据。
发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种遥感产品几何偏差评测的一种要素分解组合方法，该方法剔除了高差影响，并且通过与理论上成像几何参数偏差引起的几何定位偏差分布规律图相对照，全面、准确的定位出成像系统偏差来源。本发明的技术解决方案是遥感产品几何偏差评测的一种要素分解组合方法，步骤如下(1)选取样本评价图像和参考标准地图，选取的地形要求为图像区域内高差造成的视差要小于一个象元；(2)选取评测要素，确定将绝对几何定位偏差和相对几何偏差两方面评测内容进行联合评测；绝对几何定位偏差的要素包括样本评价图像的景中心绝对几何定位偏差、整景图像上各控制点绝对几何定位偏差；相对几何偏差包括两部分一是各个控制点相对于景中心的几何距离偏差和旋转角度偏差，其中相对于景中心的几何距离偏差分解为垂轨和沿轨两个方向的要素；二是沿轨、垂轨、左对角线和右对角线4个方向控制点间的相对距离偏差；(3)在样本评价图像和参考标准地图上选取位置稳定、特征明显的同名控制点，控制点数量至少20对；(4)利用各个样本评价图像及其参考标准地图上选择的同名控制点对，联合测算绝对几何定位偏差和相对几何偏差的各项要素；
(5)将评测要素的结果进行统计，并分别进行可视化表达；(6)将步骤(5)中的可视化表达结果与成像几何参数偏差引起的几何定位偏差分布规律图相对照，选择与可视化图上偏差方向和正负趋势一致的规律图，将该规律图所对应的成像几何参数定位为成像系统偏差来源，完成遥感产品几何偏差评测的要素分解组合分析。所述步骤(1)所述的样本评价图像的时空范围要求至少涉及同轨同时相数据、不同轨不同时相数据和同轨不同时相的数据。所述步骤(3)中控制点的分布尽可能呈矩阵分布。本发明与现有技术相比有益效果为(1)本发明首先根据目前国内陆地观测卫星当前产品的几何质量特点，提出了样本评价图像选择的地形要求，剔除了高差对评测结果的影响，从而只留下卫星与相机本身的成像几何参数偏差的影响，用符合该要求样本评价图像进行评测，有利于卫星图像产品质量改进人员忽略地形这一固有的影响，将注意力集中于卫星与相机本身的成像几何参数系统偏差，从而为改进处理模型和处理系统提供依据；其次，将传统上孤立的绝对几何定位偏差和相对几何定位偏差两方面评测内容进行联合评测与分析，为将成像几何上的绝对几何偏差和相对几何偏差综合分析考虑，有助于全面准确的定位成像几何参数偏差的系统性规律；再次，根据理论上的成像几何参数偏差引起的几何定位偏差分布规律图，将评测要素中传统的相对于景中心的几何距离偏差进一步细化，分解为垂轨和沿轨两个方向的要素， 在对照分析成像几何参数系统偏差时更加直观，有利于区分相机畸变模型和相机内方位元素的系统偏差。(2)本发明提出了样本评价图像在时空范围方面的要求，可使评测结果充分反映卫星或相机成像几何模型与参数在时空上的稳定性，鉴定所定位的成像几何系统偏差在图像质量改进方面的适用性，同时更多样的样本可以更好的优化成像几何模型，获取最佳的图像质量。(3)本发明提出的矩阵分布要求，充分考虑了各个评测要素在图像上的空间范围， 保证各要素计算的控制点足够的同时，避免控制点的冗余，减少选择控制点的工作量。(4)本发明改进传统卫星图像质量评价结果分析方法，与理论上成像几何参数偏差引起的几何定位偏差分布规律图相对照，为成像几何参数偏差的定位提供了更加可靠、 直观的依据。
图1为本发明流程图2为本发明高差对X卫星CXD产品几何畸变影响的示意图3为本发明控制点大致分布示意图4为本发明元素分解法图示；
图5为本发明各控制点绝对几何偏差矢量；
图6为本发明各控制点相对景中心几何偏差百分比；
图7为本发明各控制点相对于景中心的旋转角偏差散点图8为本发明各控制点相对景中心的几何偏差矢量分解示意图
图9为本发明初始X-CXD系统几何校正产品的畸变偏差规律分析图，其中a为相对景中心几何偏差分解前的总偏差矢量，b为相对景中心几何偏差分解后的垂轨偏差，c为相对景中心几何偏差分解后的沿轨偏差；图10为本发明景中心C确定方法；图11为焦面χ方向偏心导致的相对景中心偏差特点示意图；图12为焦面Y方向偏心导致的相对景中心偏差特点示意图(对于推扫相机，该影响为零)；图13为焦面距离或轨道高度偏差或相机径向畸变导致的相对景中心偏差特点示意图；图14为偏航角偏差或相机旋转角畸变偏差导致的相对景中心偏差特点示意图；图15为滚角偏差导致的相对景中心偏差特点示意图；图16为俯仰角偏差导致的相对景中心偏差特点示意图。
具体实施例方式下面结合附图详细介绍本发明的实现过程，如图1所示，本发明步骤具体如下(1)选取样本评价图像和参考标准地图，选取的地形要求为图像区域内高差造成的视差要小于一个象元；评价分析所用的样本评价图像与参考标准地图的属性对于后续结果分析的准确性很重要。根据当前国内陆地观测卫星的技术水平，将高差阈值选择标准定为高差引起该像点几何位置偏移小于1个象元。实际操作过程中需要根据上述“图像区域内高差造成的视差要小于一个象元”的要求来反算图像区域内的高差值要求，根据该高差值要求选择样本评价图像。具体操作过程如下根据传感器结构和扫描的模型，利用高差与其引起视差的关系式1和2，推算图象最大视差点位置处地面高程对几何畸变的影响，根据图像区域内高差造成的视差要小于一个象元的要求，计算在最大视角位置的最大高差要求。针对垂轨方向的几何偏差规律，小于该高差值是选择图象的地形标准。=h =ADXtad式 2式1和2中各个参数的意义，详见图2，以X卫星为例进行说明X卫星高度为H，其 CXD右边边缘是最大视角e处，对高差影响最敏感，距星下点地面距离为R。通过公式1和 2可以计算当引起边缘位置几何偏移AD等于一个空间采样距离GSD时的高差h，该高差h 作为图像选择时对高差规定的阈值。只要整景图上的高程小于给定阈值，可以认为，整景图的内部几何畸变中高差影响的部分小于1个象元，这样就可以将高差影响从本次内部几何偏移畸变因素分析中剥离出来。(2)选取评测要素，确定将绝对几何定位偏差和相对几何偏差两方面评测内容进行联合评测；绝对几何定位偏差的要素包括样本评价图像的景中心绝对几何定位偏差、整景图像上各控制点绝对几何定位偏差；相对几何定位偏差包括两部分一是各个控制点相对于景中心的几何距离偏差和旋转角度偏差，其中相对于景中心的几何距离偏差分解为垂轨和沿轨两个方向的要素；二是沿轨、垂轨、左对角线和右对角线4个方向控制点间的相对距离偏差；表1几何偏差评测要素表
权利要求
1.遥感产品几何偏差评测的一种要素分解组合方法，其特征在于步骤如下(1)选取样本评价图像和参考标准地图，选取的地形要求为图像区域内高差造成的视差要小于一个象元；(2)选取评测要素，确定将绝对几何定位偏差和相对几何偏差两方面评测内容进行联合评测；绝对几何定位偏差的要素包括样本评价图像的景中心绝对几何定位偏差、整景图像上各控制点绝对几何定位偏差；相对几何偏差包括两部分一是各个控制点相对于景中心的几何距离偏差和旋转角度偏差，其中相对于景中心的几何距离偏差分解为垂轨和沿轨两个方向的要素；二是沿轨、垂轨、左对角线和右对角线4个方向控制点间的相对距离偏差；(3)在样本评价图像和参考标准地图上选取位置稳定、特征明显的同名控制点，控制点数量至少20对；(4)利用各个样本评价图像及其参考标准地图上选择的同名控制点对，联合测算绝对几何定位偏差和相对几何偏差的各项要素；(5)将评测要素的结果进行统计，并分别进行可视化表达；(6)将步骤(5)中的可视化表达结果与成像几何参数偏差引起的几何定位偏差分布规律图相对照，选择与可视化图上偏差方向和正负趋势一致的规律图，将该规律图所对应的成像几何参数定位为成像系统偏差来源，完成遥感产品几何偏差评测的要素分解组合分析。
2.根据权利要求1所述的遥感产品几何偏差评测的一种要素分解组合方法，其特征在于所述步骤(1)所述的样本评价图像的时空范围要求至少涉及同轨同时相数据、不同轨不同时相数据和同轨不同时相的数据。
3.根据权利要求1所述的遥感产品几何偏差评测的一种要素分解组合方法，其特征在于所述步骤(3)中控制点的分布尽可能呈矩阵分布。
全文摘要
遥感产品几何偏差评测的一种要素分解组合方法，(1)选取样本评价图像和参考标准地图，选取的地形要求为图像区域内高差造成的视差要小于一个象元；(2)确定将绝对几何定位偏差和相对几何偏差两方面评测内容进行联合评测；(3)在样本评价图像和参考标准地图上选取位置稳定、特征明显的同名控制点；(4)联合测算绝对几何定位偏差和相对几何偏差的各项要素；(5)将评测要素的结果进行统计，并分别进行可视化表达；(6)将可视化表达结果与成像几何参数偏差引起的几何定位偏差分布规律图相对照，选择与可视化图上偏差方向和正负趋势一致的规律图，将该规律图所对应的成像几何参数定位为成像系统偏差来源，完成遥感产品几何偏差评测的要素分解组合分析。
文档编号G06K9/62GK102208029SQ201110145400
公开日2011年10月5日 申请日期2011年5月31日 优先权日2011年5月31日
发明者何善铭, 喻文勇, 孙吉娟, 郑琎琎, 郝雪涛 申请人:中国资源卫星应用中心