1、高分辨率卫星遥感图像的成像模型,李劲澎,内容,一、典型高分辨率遥感卫星二、高分辨率卫星遥感图像严格成像模型三、高分辨率卫星遥感图像通用成像模型,2,一、典型高分辨率遥感卫星,3,一、典型高分辨率遥感卫星,SPOT-5 HRS数据SPOT-5卫星：2002年5月4日发射，轨道高度822km；HRS传感器配有前视和后视2套光学成像系统，共用一个全色波段的线阵CCD传感器。,4,一、典型高分辨率遥感卫星,资源三号卫星数据资源三号卫星是我国第一颗民用三线阵立体测图卫星，于2012年1月9日成功发射，轨道高度约500km，轨道倾角约97.5度，卫星共搭载了4台光学相机，包括前后视分辨率为3.5m、下视分
2、辨率为2.1m的三线阵测绘相机和分辨率为5.8m的多光谱相机。,5,一、典型高分辨率遥感卫星,天绘一号卫星数据天绘一号卫星是我国第一颗传输型立体测绘遥感卫星，于2010年8月24日成功发射入轨，标称轨道高度为500km，回归周期58天，其搭载的光学成像传感器包括高分辨率相机、三线阵和4个小面阵混合配置的LMCCD相机以及4个波段的多光谱相机，可以获取2m分辨率的全色影像、5m分辨率的三线阵CCD立体影像以及10m分辨率的多光谱影像。,6,二、高分辨率卫星遥感影像严格成像模型,高分辨率遥感卫星成像传感器多为线阵CCD传感器；成像方式：行中心投影与列平行投影结合；每一扫描行外方位元素随成像时刻的不
3、同而变化，求解每一时刻的外方位元素不太现实，需要对成像时刻的外方位元素用数学模型进行合理的内插，同时可以减少未知数的个数，使求解成为可能。,2.1光学卫星成像几何,7,二、外方位元素建模及数据说明,2.1光学卫星成像几何,8,坐标系,9,本体坐标系,传感器坐标系,图像坐标系,坐标系,10,轨道坐标系,轨道坐标系,地心直角坐标系,2.2光学卫星影像的共线方程,11,地面点,卫星,地心,2.2光学卫星影像的共线方程,一般多项式模型,12,2.2光学卫星影像的共线方程,定向片内插模型 定向片法平差一般采用Lagrange多项式进行外方位元素内插。在图中，假设地面点P的下视像点 成像于扫描行 ，其位于
4、定向片 和 之间，如果采用三次Lagrange多项式内插，则第 扫描行的外方位元素可利用相邻4个定向片 、 、 和 的外方位元素内插得到，即：,定向片内插模型示意图,13,2.2光学卫星影像的共线方程,SPOT-5 HRS影像严格成像模型扫描行成像时刻的确定像点在本体坐标系下的坐标,14,2.2光学卫星影像的共线方程,SPOT-5 HRS影像严格成像模型卫星本体坐标系与轨道坐标系之间的变换轨道坐标系与WGS-84坐标系之间的变换,15,2.2光学卫星影像的共线方程,SPOT-5 HRS影像严格成像模型,16,2.2光学卫星影像的共线方程,资源三号卫星三线阵CCD影像严格成像模型扫描行成像时刻的
5、确定像点在本体坐标系下的坐标卫星本体坐标系与J2000坐标系之间的变换,17,2.2光学卫星影像的共线方程,资源三号卫星三线阵CCD影像严格成像模型J2000坐标系与WGS-84坐标系之间的变换 为极移矩阵， 为地球自转矩阵， 为岁差章动矩阵。资源三号卫星三线阵CCD影像的严格成像模型,18,2.2光学卫星影像的共线方程,天绘一号卫星三线阵CCD影像严格成像模型,由精密定轨数据确定； 为下视相机相对于CGCS2000坐标系的旋转角构成的旋转矩阵，由精密定姿数据确定； 为前视相机、后视相机相对于下视相机的夹角所构成的旋转矩阵； 为CCD在焦平面的旋转角所构成的旋转矩阵； 为在CCD线阵上探元在
6、方向的偏移误差，实验室共标定了线阵上30个探元的偏移误差； 为像点在像空间坐标系下的坐标，以 轴为飞行方向；,19,2.3仿射变换模型,20,视场角不超过6度,中心投影,平行投影,2.3仿射变换模型,21,图1 模型缩小,图2 投影转换,2.3仿射变换模型,22,三、高分辨率卫星遥感影像通用成像模型,3.1 一般多项式模型,23,3.2直接线性变换模型,24,扩展DLT,自检校DLT,3.3 RFM模型,研究表明，在RPC模型中，光学投影系统产生的误差用有理多项式中的一次项来表示，地球曲率、大气折射和镜头畸变等产生的误差能很好的用有理多项式中二次项来模型化，其他一些未知的具有高阶分量的误差如相机震动等，用有理多项式中的三次项来表示,25,有理函数模型的9种形式,26,地形无关方案,步骤如下：1.生成虚拟控制格网；2.生成检查点格网；3.用控制格网点解算有理多项式系数；4.利用检查点进行精度评定。,27,地形相关方案,求解过程与地形无关方案的过程一致，区别在于要用实测地面控制点取代虚拟的控制格网点。依赖于控制点的数量、分布以及实际的地形起伏,28,有理函数模型的特点,良好的内插性能独立于遥感传感器独立于坐标参考系形式简单；保密性好；无须影像预处理，便于实时处理过度参数化；更新困难,29,30,31,谢谢！,
