1 安徽大学物质科学与信息技术研究院，安徽 合肥 230601
2 中国科学院合肥物质科学研究院通用光学定标与表征技术重点实验室，安徽 合肥 230031
定标自动化水平与像点提取精度是光学遥感卫星在轨几何定标效率及精度提升的关键因素。提出一种以轻小型、自动化的反射点源为地面控制点的高精度像点提取方法，匹配参数化模型拟合获取点源像点坐标，并利用有理函数模型进行精度验证。在轨实验结果初步表明，与模板匹配法等常规方法相比，反射点源法提取的像点坐标精度优于0.05 pixel，经有理函数模型验证，像点定位精度优于0.05 pixel。反射点源不仅能够实现高精度的像点提取，还能够实现光学遥感卫星在轨几何辐射综合定标，对提高我国遥感测绘精度和定标自动化水平有重要意义。
几何定标 像点提取 反射点源 精度验证 有理函数模型
光学 精密工程
2023, 31(11): 1631
1 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室，湖北 武汉 430072
2 武汉大学资源与环境科学学院，湖北 武汉 430079
3 中国空间技术研究院，北京 100094
针对我国首颗静止轨道高分辨率光学遥感卫星高分四号（GF4）的可见光通道面阵成像载荷，基于成像模型中内外方位元素的相关特性，提出一种基于先验有理多项式（RPC）模型的在轨几何定标方法，以地面控制点的真实像点和基于RPC模型计算的虚拟像点为观测值，在初始的定标参数基础下重建精确的几何定标参数，实现卫星成像载荷系统性几何误差的补偿。本方法完全避免了传统在轨几何定标构建严格几何成像模型中复杂的辅助数据处理和多个成像坐标系统的转换，建模和解算均极为简单，且定标结果可直接应用于基于严格几何成像模型的地面处理系统。通过一组GF4卫星面阵载荷的真实影像数据实验验证了本方法的有效性和模型的合理性，结果表明：本方法可有效补偿成像模型中的系统几何误差，且得到定标结果与基于严格几何成像模型的传统定标方法几乎一致。
几何光学 面阵载荷 在轨几何定标 有理多项式模型 系统几何误差 光学学报
2023, 43(12): 1228011
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
高精度的质心定位是基于单平行光管与分离式二维转台的几何定标方法的关键,但仪器的相对响应差异会影响质心定位精度。因此,提出了一种基于相对响应校正的质心定位精度提升方法,可有效地提升质心定位精度,进而提升几何定标精度。基于多角度偏振成像仪的实验室几何定标实验证明了所提方法的提升效果。提升效果在大视场区域中更为显著,最大几何定标精度约为0.1 pixel。最终,基于所提质心定位精度提升方法在实验室中获得了高精度的多角度偏振成像仪几何模型参数,模型拟合残差优于0.1 pixel。
几何光学 几何定标 多角度偏振成像仪 相对辐射校正 几何模型 光学学报
2022, 42(12): 1208001
1 国科大杭州高等研究院，浙江 杭州 310024
2 中国科学院智能红外感知重点实验室，上海 200083
3 中国科学院上海技术物理研究所 红外探测与成像技术重点实验室，上海 200083
4 中国科学院大学，北京 100049
针对卫星发射前在轨数据缺乏导致的无法进行成像质量评估、链路分析及几何处理算法验证等问题，提出了一种基于光线追迹的长线列摆扫式热像仪在轨几何成像仿真方法。首先根据光学系统结构及成像特点，构建了长线列摆扫式热像仪严格几何定位模型；然后，基于姿轨仿真数据、DOM和DEM辅助数据，通过光线追迹及重投影算法实现了像元视矢量的空间投影及成像仿真；最后，提出了基于“广义”修正矩阵的几何检校方法，通过修正定位模型提高了仿真影像定位精度。实验结果表明，该方法可实现长线列摆扫式热像仪任意轨道位置的几何成像仿真，检校后仿真影像定位精度优于2个像元。该研究为空间光学载荷在轨几何成像仿真提供了新思路，对成像链路误差源分析、几何定位及检校方法研究具有重要意义。
成像仿真 几何检校 长线列摆扫 热像仪 光线追迹 imaging simulation geometric calibration long-linear-array and whisk broom（LLAWB） thermal infrared imager（TIRI） ray-tracing
向光峰 1,2,3,**孟炳寰 1,3,*黄禅 1,2,3李双 1,3[ ... ]洪津 1,3,***
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
为提高多角度偏振成像仪(DPC)的实验室几何定标精度,分析了平行光管发散角对像点定位精度的影响,建立了误差模型,并通过改进几何模型参数拟合时的目标方程来校正像点定位误差。对比验证实验结果表明,所提方法提升了基于平行光管的几何定标方法的定标精度,在视场角较大时提升效果更明显,当平行光管发散角为2°且入射视场角50°时,定标精度至少提升0.15 pixel。高精度的实验室几何定标将为DPC实现在轨高精度地理定位,多角度、多光谱及偏振图像配准提供精确的初始几何参数。
几何光学 几何定标 误差分析 平行光管 多角度偏振成像仪 光学学报
2021, 41(24): 2408002
红外与激光工程
2021, 50(8): 20200396
1 军事科学院系统工程研究院后勤科学与技术研究所, 北京 100071
2 战略支援部队信息工程大学地理空间信息学院, 河南 郑州 450001
3 北京跟踪与通信技术研究所, 北京 100094
全球测图与境外目标定位等任务对航天遥感几何定标与定位精度的要求越来越高。当前像点量测误差与地面控制点精度不匹配,影响了航天传感器定标结果的可靠性。点源靶标在航天影像中具有良好的几何形态,能够为几何定标任务提供精确的像点坐标。对模拟点源靶标影像进行了解算,得到其像点误差在0.04 pixel以内,均方根误差仅为0.01 pixel,优于当前测量软件及人工选点精度。检验了不同像点测量误差对定标和定位结果的影响,结果显示,以点源靶标作为控制点时,定标参数的解算结果和定位精度均优于使用传统控制点的结果;在缺少控制点的情况下,增加两个点源靶标能够使定位误差降至分米量级。点源靶标能够有效提高几何定标与定位结果的精度,并有潜力发展成为新一代几何定标工具。
遥感 点源靶标 几何定标 点源靶标影像 像点量测误差 定位精度 光学学报
2020, 40(18): 1828003
