本發明專利技術公開了一種時空聯合調制干涉成像光譜儀的姿態誤差校正方法，包括步驟一：通過時空聯合調制干涉成像光譜儀獲取包括感興趣目標點的圖像；步驟二：根據POS測量數據解算外方位元素；步驟三：建立理想像空間坐標系與畸變像空間坐標系間的函數關系；步驟四：獲取感興趣目標點Q在畸變像平面內的位置Q′；步驟五：獲取畸變圖像中感興趣目標點對應某一光程差的干涉強度；步驟六：判斷是否完成畸變圖像采集；步驟七：獲取感興趣目標點對應不同光程差的完整的干涉數據；步驟八：得到感興趣目標點光譜。本發明專利技術將POS數據引入校正環節，直接從畸變圖像序列中提取感興趣目標點的干涉強度數據，再進行非均勻傅里葉變換復原光譜，能夠提高目標的光譜復原精度。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及信號處理技術，屬于遙感圖像數據處理
，具體涉及。
技術介紹
時空聯合調制干涉成像光譜儀作為一種新型成像光譜儀，克服了時間調制型干涉成像光譜儀穩定性差及空間調制型干涉成像光譜儀低通量的不足，具有光譜分辨率高、信 噪比高、高通量和高穩定性等優點。時空聯合調制干涉成像光譜儀利用推掃方式掃描目標景物，在不同時刻目標成像在探測器不同位置，從而獲得目標點的完整點干涉圖，再由點干涉圖通過傅里葉變換復原產生該目標的光譜。由于時空聯合調制干涉成像光譜儀獲得地物點的光譜曲線必須經過一次全視場的推掃過程，在推掃過程中載體的姿態一旦發生變化，如側滾、俯仰、偏航等，就會造成干涉圖失真，復原出的光譜就無法反映景物目標的真實屬性。為了實現高精度的光譜復原，需對獲取的數據進行校正。遙感圖像幾何校正的目的是改變原始圖像的幾何變形，產生一幅符合某種地圖投影或圖形表達要求的新圖像。基本環節有像素坐標系變換和像素灰度值重采樣。像素坐標系變換可通過利用地面控制點數據、姿態參數、圖像間的配準結果等建立合適的變形模型來實現。像素灰度值重采樣的方法主要有立方卷積插值、雙線性插值、最近鄰插值。POS (Position and Orientation System)是一個能直接為航空攝影測量提供地理參考的位置和方向系統。隨著POS數據精度的不斷提高，可以利用遙感平臺姿態測量數據實現主動校正。根據POS測量數據可以獲取航片的外方位元素，據此可以建立畸變圖像空間坐標系與理想圖像空間坐標系間的函數關系，進而實現校正。在已有技術中，對光譜圖像的校正方法主要包括基于相位相關與歸一化積相關的聯合圖像校正算法。根據傅里葉變換的旋轉平移特性，通過計算圖像間的相位相關函數，利用FFT實現圖像序列旋轉失真的高精度校正，采用基于歸一化積相關的方法實現圖像平移失真的校正，最后進行點干涉圖非均勻采樣、傅里葉變換復原光譜；或利用POS數據得到航片的外方位元素，進而利用所得的外方位元素建立畸變圖像空間與理想圖像空間(校正空間)之間的某種對應關系，再利用這種對應關系把畸變空間中的全部元素變換到校正圖像中去，實現幾何校正。因此現有光譜圖像校正技術中存在以下缺點適用于校正衛星姿態變化對成像光譜儀圖像造成的畸變，對于姿態變化較為劇烈的機載成像光譜儀圖像的校正會出現地物目標點提取不準確而無法準確復原地物譜信息；或者適用于瞬時成像的色散型高光譜成像儀PHI圖像的校正，而時空聯合調制干涉成像光譜儀需要利用推掃方式獲取地物譜信息，其圖像所包含的地物的幾何信息可以得到校正，干涉信息卻未得到校正，從而無法準確復原地物的譜信息
技術實現思路
本專利技術的目的是為了解決上述問題，提高地物目標光譜復原精度，提出了。一種時空聯合調制干涉成像光譜儀的姿態誤差校正方法，包括以下幾個步驟步驟一通過時空聯合調制干涉成像光譜儀獲取包括感興趣目標點的圖像，即畸變圖像；步驟二 根據POS測量數據解算外方位元素；步驟三建立理想像空間坐標系與畸變像空間坐標系間的函數關系；步驟四獲取感興趣目標點Q(xQ，yQ)在畸變像平面內的位置Q' (xQ, ,，yQ,'); 步驟五獲取畸變圖像中感興趣目標點對應某一光程差的干涉強度；步驟六判斷是否完成畸變圖像采集；步驟七獲取感興趣目標點對應不同光程差的完整的干涉強度數據；步驟八將感興趣目標點的完整干涉強度數據通過非均勻傅里葉變換復原得到該感興趣目標點的光譜。本專利技術的優點在于(I)本專利技術將POS數據引入校正環節，直接從畸變圖像序列中提取感興趣目標點的干涉強度數據，再進行非均勻傅里葉變換復原光譜，能夠提高目標的光譜復原精度。(2)本專利技術所提出的方法對于星載、機載數據均適用，有效的克服了對單幅圖像校正以滿足同時校正幾何信息與干涉信息的難點，適用于時空聯合調制干涉成像光譜儀姿態誤差的校正。附圖說明圖I是本專利技術中坐標系轉換示意圖；圖2是本專利技術的方法流程圖。具體實施例方式下面結合具體實施例對本專利技術作進一步的詳細說明。本專利技術是一種時空聯合調制干涉成像光譜儀的姿態誤差校正方法，流程如圖2所示，包括以下幾個步驟步驟一通過時空聯合調制干涉成像光譜儀獲取包括感興趣目標點的圖像，即畸變圖像序列；時空聯合調制干涉成像光譜儀是在普通的照相系統前加入干涉儀實現的，所以，本專利技術采用的時空聯合調制干涉成像光譜儀獲取的圖像不再是目標的直接像，而是目標的干涉圖像，圖像沿軌方向變化比較尖銳。根據香農采樣定理確定采集圖像的數量A，A表示采集圖像的數量。對于感興趣目標點，每一幅圖像對應一個特定的光程差，A幅圖像對應A個不同的光程差；要復原出目標點的光譜曲線，需要得到目標點對應不同光程差的足夠多的干涉數據。所需采樣點數可根據香農采樣定理確定。因而需要從序列圖像中足夠多幅圖像提取感興趣目標點的灰度值，得到感興趣目標點對應不同光程差的一系列干涉強度數據，從而獲得目標的完整干涉強度數據。步驟二 根據POS測量數據解算外方位元素。針對一幅崎變圖像，獲取外方位兀素，具體為航片外方位角元素表征攝影光束在攝影瞬間的空間方位，用以Xs軸為主軸的轉角系統表示時，爐為旁向傾角、ω為航向傾角、K為相片旋角，爐、ω、K與POS測得的俯仰角Φ、側滾角Ω、偏航角K之間的轉換關系為權利要求1. 一種時空聯合調制干涉成像光譜儀的姿態誤差校正方法，其特征在于，包括以下幾個步驟 步驟一通過時空聯合調制干涉成像光譜儀獲取包括感興趣目標點的圖像，即畸變圖像； 根據香農采樣定理確定采集畸變圖像的數量A，A表示采集畸變圖像的數量；對于感興趣目標點，每一幅畸變圖像對應一個特定的光程差，A幅畸變圖像對應A個不同的光程差；步驟二 根據POS測量數據解算外方位元素； 針對一幅畸變圖像，獲取外方位元素，具體為 航片外方位角元素表征攝影光束在攝影瞬間的空間方位，用以Xs軸為主軸的轉角系統表示時，P.為旁向傾角、ω為航向傾角、K為相片旋角,識、ω、κ與POS測得的俯仰角Φ、側滾角Ω、偏航角K之間的轉換關系為全文摘要本專利技術公開了一種時空聯合調制干涉成像光譜儀的姿態誤差校正方法，包括步驟一通過時空聯合調制干涉成像光譜儀獲取包括感興趣目標點的圖像；步驟二根據POS測量數據解算外方位元素；步驟三建立理想像空間坐標系與畸變像空間坐標系間的函數關系；步驟四獲取感興趣目標點Q在畸變像平面內的位置Q′；步驟五獲取畸變圖像中感興趣目標點對應某一光程差的干涉強度；步驟六判斷是否完成畸變圖像采集；步驟七獲取感興趣目標點對應不同光程差的完整的干涉數據；步驟八得到感興趣目標點光譜。本專利技術將POS數據引入校正環節，直接從畸變圖像序列中提取感興趣目標點的干涉強度數據，再進行非均勻傅里葉變換復原光譜，能夠提高目標的光譜復原精度。文檔編號G01J3/45GK102944308SQ20121039391公開日2013年2月27日 申請日期2012年10月17日 優先權日2012年10月17日專利技術者袁艷, 李妍, 黃鋒振 申請人:北京航空航天大學本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種時空聯合調制干涉成像光譜儀的姿態誤差校正方法，其特征在于，包括以下幾個步驟：步驟一：通過時空聯合調制干涉成像光譜儀獲取包括感興趣目標點的圖像，即畸變圖像；根據香農采樣定理確定采集畸變圖像的數量A，A表示采集畸變圖像的數量；對于感興趣目標點，每一幅畸變圖像對應一個特定的光程差，A幅畸變圖像對應A個不同的光程差；步驟二：根據POS測量數據解算外方位元素；針對一幅畸變圖像，獲取外方位元素，具體為：航片外方位角元素表征攝影光束在攝影瞬間的空間方位，用以Xs軸為主軸的轉角系統表示時，為旁向傾角、ω為航向傾角、κ為相片旋角，ω、κ與POS測得的俯仰角Φ、側滾角Ω、偏航角K之間的轉換關系為：式中：表示成圖坐標系m與地心坐標系E之間的旋轉矩陣、表示地心坐標系E與局部地理坐標系g之間的旋轉矩陣、表示局部地理坐標系g與IMU坐標系b之間的旋轉矩陣、表示IMU坐標系b與成像光譜儀坐標系c之間的旋轉矩陣、表示成像光譜儀坐標系c與像空間坐標系i之間的旋轉矩陣；表示成圖坐標系m到像空間坐標系坐標系i之間的旋轉矩陣，它是ω、κ的函數；表示局部地理坐標系g到IMU坐標系b之間的旋轉矩陣，它是Φ、Ω、K的函數；步驟三：建立理想像空間坐標系與畸變像空間坐標系間的函數關系；由于承載平臺姿態發生變化導致攝影坐標系OS?XSYSZS依次繞其Xs軸、Ys軸、Zs軸旋轉角度ω、κ后，理想像空間坐標系O?XYZ轉變成畸變像空間坐標系O′?X′Y′Z′，兩坐標系間的轉換關系為：X′Y′Z′=R×XYZ+p---(2)式中：平移向量f為焦距，s為像元分辨率；步驟四：獲取感興趣目標點Q(xQ,yQ)在畸變像平面內的位置Q′(xQ′′,yQ′′)；OS為攝影點，對于理想像平面XOY內點Q(xQ,yQ)，直線OsQ與畸變像平面X′O′Y′的交點為Q′(xQ′′,yQ′′)點，Q′(xQ′′,yQ′′)即為感興趣目標點Q(xQ,yQ)在畸變像平面內的位置；已知在理想像空間坐標系中，攝影點OS坐標為(0,0,?f/s)，目標點Q坐標為(xQ,yQ,0)，根據式（2）得到OS、Q在畸變像空間坐標系中的坐標依次為(x1′,y1′,z1′)、(x2′,y2′,z2′)，則直線OsQ在畸變像空間坐標系中的方程為：x′-x1′x2′-x1′=y′-y1′y2′-y1′=z′-z1′z2′-z1′---(3)畸變像平面方程為：z′＝0????????????????????????（4）聯立式（3）、式（4），得到交點Q′坐標(xQ′′,yQ′′)；通過上述過程，得到Q′(xQ′′,yQ′′)為畸變圖像中感興趣目標點的坐標；步驟五：獲取畸變圖像中感興趣目標點對應某一光程差的干涉強度；步驟四中得到畸變圖像中感興趣目標點Q′坐標(xQ′′,yQ′′)，當(xQ′′,yQ′′)為整數時，獲取畸變圖像Q′點位置處的灰度值，即為Q′點對應某一光程差下的干涉強度值，當(xQ′′,yQ′′)為非整數時，采用最近鄰插值法，獲取畸變圖像Q′點位置處的灰度值，即為Q′點對應某一光程差下的干涉強度值；步驟六：判斷是否完成畸變圖像采集；判斷畸變圖像采樣點數是否達到A，如果達到，進入步驟七，否則，返回步驟一，繼續通過時空聯合調制干涉成像光譜儀獲取包括感興趣目標點的圖像；步驟七：獲取感興趣目標點對應不同光程差的完整的干涉數據；獲取感興趣目標點對應A個不同光程差的完整的干涉強度數據；步驟八：將感興趣目標點的完整干涉強度數據通過非均勻傅里葉變換復原得到該感興趣目標點的光譜；對感興趣目標點完整的干涉強度數據進行非均勻傅里葉變換，傅里葉變換后的光譜曲線即為目標點的光譜。FDA00002266271200011.jpg,FDA00002266271200012.jpg,FDA00002266271200013.jpg,FDA00002266271200014.jpg,FDA00002266271200015.jpg,FDA00002266271200016.jpg,FDA00002266271200017.jpg,FDA00002266271200018.jpg,FDA00002266271200019.jpg,FDA000022662712000110.jpg,FDA000022662712000111.jpg,FDA000022662712000112.jpg,FDA00002266271200021.jpg,FDA00002266271200022.jpg...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：袁艷，李妍，黃鋒振，
申請(專利權)人：北京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：
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