基于非剛性連接位置姿態(tài)數(shù)據(jù)的機(jī)載掃描圖像的姿態(tài)校正技術(shù)研究.pdf

1、隨著高光譜遙感技術(shù)的成熟與發(fā)展，該成像技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于氣象和環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)作物長勢和土壤侵蝕分析、礦物資源探測、軍事偵察與服務(wù)等各個(gè)方面。機(jī)載遙感又稱航空遙感，是指利用飛機(jī)、飛艇等航空工具作為運(yùn)載手段的遙感技術(shù)。機(jī)載遙感圖像的成像質(zhì)量是阻礙該技術(shù)發(fā)展的重要問題，導(dǎo)致這一問題的因素主要有以下四個(gè)方面:(1)載體飛行速度和高度;(2)成像儀的拍攝角度;(3)載體姿態(tài)的變化;(4)環(huán)境因素，包括光線變化和環(huán)境干擾等。這些干擾因素可能會導(dǎo)致圖像

2、具有幾何變化大、重疊區(qū)域小、相似特征多等特點(diǎn)。
　　本系統(tǒng)采用低精度穩(wěn)像平臺結(jié)合高精度位姿測量的方法以提高圖像質(zhì)量。其中，低精度穩(wěn)像平臺保證采集的圖像數(shù)據(jù)變形不會太大，高精度位姿測量則用于事后糾正圖像數(shù)據(jù)的變形。通常，機(jī)載掃描圖像的姿態(tài)校正大都以位置姿態(tài)系統(tǒng)與成像系統(tǒng)之間為剛性連接為基礎(chǔ)。而本系統(tǒng)成像功能安裝在小型穩(wěn)像平臺上，位置姿態(tài)系統(tǒng)安裝在運(yùn)載工具上，兩者屬于非剛性連接。該穩(wěn)像平臺為主動姿態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，穩(wěn)定范圍有限，超限后會主動

3、復(fù)位，相對運(yùn)動情況更加復(fù)雜。本系統(tǒng)上述特點(diǎn)使得在圖像姿態(tài)校正過程中存在更多的干擾特征，對圖像姿態(tài)校正帶來極大的困難。從以上方面可以看出，圖像姿態(tài)校正技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣闊，并具有新的挑戰(zhàn)性和豐富的研究價(jià)值。
　　本文針對帶穩(wěn)像平臺的機(jī)載高光譜成像儀，研究了該成像儀的幾何定標(biāo)、位姿數(shù)據(jù)預(yù)處理和幾何校正等問題，并實(shí)現(xiàn)了圖像的姿態(tài)校正軟件系統(tǒng)。主要工作如下:
　　(1)簡要介紹圖像采集系統(tǒng)的重要部分，包括成像系統(tǒng)、穩(wěn)像平臺系統(tǒng)、位

4、姿數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)。
　　(2)針對多視場高光譜成像儀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和高精度的幾何定標(biāo)需求，利用全色光源、反光鏡、反光鏡旋轉(zhuǎn)平臺、平行光管、計(jì)算機(jī)等其他實(shí)驗(yàn)儀器創(chuàng)建了一種新的幾何定標(biāo)方法。幾何定標(biāo)的結(jié)果表明，成像儀的像元誤差達(dá)到亞像素精度，符合應(yīng)用要求。
　　(3)姿態(tài)校正是利用位姿數(shù)據(jù)對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行姿態(tài)的幾何校正，正確的姿態(tài)校正需要位姿數(shù)據(jù)與圖像數(shù)據(jù)同步，系統(tǒng)有可能存在同步的偏差，本文提出多種方法消除該偏差。經(jīng)過篩選，可獲得處理效