高分辨率卫星影像几何模型研究及其正射纠正实验

摘要

高分辨率卫星影像成像几何模型是影像处理的基础和关键。本文对高分辨率卫星影像的成像几何模型进行了比较系统的研究，分别论述了卫星轨道姿态模型、有理函数模型和微分多项式模型，建立了具体的模型定向实现算法，在此基础上开发了微机版的影像正射纠正软件，最后详细描述了利用三种模型进行的大量实验及结果分析。重点包括： 1.对高分辨率卫星影像成像过程建模，推导卫星轨道姿态模型，利用该模型定向并设计了相应的算法。 2.研究了有理函数模型理论，对该模型解算、定向进行详细的论述。 3.建立了针对高分辨率卫星影像的微分多项式模型，能有效改正因地形起伏引起的投影差。 4.针对微机实现了本文的算法，并开发了影像正射纠正软件。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1研究意义

1.2研究现状

1.3内容及章节安排

2几何模型研究

2.1现有模型回顾

2.1.1 2D/3D经验模型

2.1.2物理模型

2.2卫星轨道姿态模型

2.2.1坐标系定义及互相转换

2.2.2计算各扫描行时间

2.2.3星历和姿态内插

2.2.4导航坐标系中的CCD元视线方向

2.2.5 CCD元视线方向转换到轨道坐标系中

2.2.6 CCD元视线方向转换到WGS84中

2.2.7求解视线方向与地球椭球模型的交点

2.2.8地心直角坐标系到高斯－克吕格平面坐标系的转换

2.2.9本文的模型定向算法设计及实现

2.3有理函数模型

2.3.1有理函数模型定义

2.3.2有理函数模型解算及其特性

2.3.3本文的模型定向算法设计及实现

2.4微分多项式模型

2.4.1多项式模型及本文的改进

2.4.2地形起伏引起的像点位移

2.4.3修正的多项式模型

2.4.4微分多项式模型定向正反算算法设计及实现

3正射纠正软件实现

3.1正射纠正软件的系统设计

3.1.1输入输出引擎

3.1.2显示引擎

3.1.3模型变换算法模块

3.1.4影像重采样内核

3.2正射纠正流程设计

3.2.1获取影像及元数据

3.2.2获取控制点

3.2.3模型计算及正射影像生成

4实验及结果分析

4.1轨道姿态模型定向实验

4.1.1实验一怀柔地区SPOT5 HRG轨道姿态模型定向

4.1.2实验二宝鸡地区SPOT5 HRS轨道姿态模型定向

4.1.3实验三保定地区SPOT5 HRG轨道姿态模型定向

4.1.4实验结果分析

4.2有理函数模型RF M定向实验

4.2.1实验四怀柔地区SPOT5影像RFM定向

4.2.2实验五宝鸡地区SPOT5影像RFM定向

4.2.3实验六保定地区SPOT5影像RFM定向

4.2.4实验七怀柔地区QUICKBIRD影像RFM定向

4.2.5实验结果分析

4.3微分多项式模型定向实验

4.3.1实验八怀柔地区SPOT5影像微分多项式模型定向

4.3.2实验九北京全域DMC影像微分多项式模型定向

4.3.3实验结果分析

4.4三种模型比较

4.5正射纠正实验——DOM制作

5结论与展望

5.1总结

5.2进一步的研究内容

致谢

参考文献