缺少控制点的光学卫星影像几何纠正研究

摘要

对遥感影像进行几何纠正通常是遥感影像应用的必要前提，而缺少控制点情况下高分辨率遥感卫星影像的几何纠正是目前研究的一个热点。本文针对线阵CCD推扫式卫星影像的纠正问题，比较分析了一些传统的成像模型。在此基础之上，重点的研究了一种基于卫星轨道参数约束的线阵影像纠正模型。主要内容包括： 1．归纳和总结了一些常用的卫星成像模型以及它们对于线阵影像的适用性情况，包括多项式模型、直接线性变换模型、仿射变换模型、有理函数模型及共线方程模型。 2．针对线阵推扫式卫星影像，建立了一种基于卫星轨道参数约束条件的纠正模型。该模型通过一定数量的地面控制点建立误差方程，使用卫星高度、卫星俯仰角、卫星速度以及卫星速度分量等卫星轨道参数作为约束条件，以达到减小线角元素相关性，加速运算收敛的目的。实验结果表明，在附加轨道参数约束条件之后，提高了求解的稳定性以及精度。 3．在分析了SPOT5卫星的成像时星历参数的基础之上，建立了通过求解像元的视方向向量与地球椭球的交点，来实现SPOT5影像在无控制点下几何定位的严格成像模型。该模型的地面点位精度在50米左右，其结果可用于粗定位。 4．建立了使用像方上的线以及物方同名线上的点进行纠正的模型。对于框幅式影像，将线特征与共线方程相结合。对于线阵推扫式影像，将线特征与仿射变换严格模型相结合。在使用线特征参与纠正之后，影像的定位精度有了明显提高。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外的研究现状

1.3本文的主要内容与组织

第2章卫星成像模型研究

2.1广义成像模型

2.1.1多项式模型

2.1.2直接线性变换模型

2.1.3仿射变换模型

2.1.4有理函数模型

2.2共线方程模型

2.2.1中心投影构像方程

2.2.2共线方程的解算

2.3本章小结

第3章线阵推扫式影像几何纠正

3.1线阵推扫式传感器的构像方程

3.2基于轨道参数约束的纠正模型

3.2.1基本误差方程

3.2.2轨道参数约束条件方程

3.3线阵影像几何纠正的过程

3.3.1求解外方位元素

3.3.2生成正射影像

3.4本章实验

3.4.1实验一：影像纠正结果

3.4.2实验二：控制点数对精度的影响

3.4.3实验三：不同约束条件对精度的影响

3.5本章小结

第4章缺少控制点下的SPOT5影像纠正

4.1卫星元文件数据格式

4.1.1 SPOT5卫星简介

4.1.2星历数据

4.2星历数据拟合

4.2.1扫描行成像时间

4.2.2卫星位置与速度

4.2.3卫星姿态角

4.3 SPOT5卫星严格成像模型

4.3.1航行坐标系下的视方向

4.3.2轨道坐标系下的视方向

4.3.3地心坐标系下的视方向

4.3.4视方向与地球椭球交点

4.3.5地心坐标系到高斯直角坐标

4.4本章实验

4.4.1实验一：无控制点的SPOT5影像定位

4.4.2实验二：求解外方位元素进行精定位

4.5本章小结

第5章基于线特征的影像几何纠正

5.1广义点摄影测量

5.1.1灭点

5.1.2直线特征的点

5.1.3曲线特征的点

5.2基于线特征的框幅式影像纠正

5.2.1纠正模型

5.2.2本节实验

5.3基于线特征的线阵影像纠正

5.3.1 LBTM模型

5.3.2仿射变换严格模型

5.3.3纠正实验

5.4本章小结

第6章结论

6.1结论

6.2论文的不足之处

致谢

参考文献

个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果