一種遙感衛(wèi)星狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域的斜條帶拼接成像方法
【專利摘要】一種遙感衛(wèi)星狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域的斜條帶拼接成像方法，克服傳統(tǒng)成像方式中成像區(qū)域必須平行星下點(diǎn)軌跡所引起的難以對(duì)狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域有效成像的問(wèn)題，提出一種采用不同方向的斜條帶對(duì)狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域的連續(xù)完整覆蓋成像的方法。首先將狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域簡(jiǎn)化為順序排列的點(diǎn)目標(biāo)，從而轉(zhuǎn)化為對(duì)點(diǎn)目標(biāo)的順序覆蓋成像問(wèn)題；然后詳細(xì)論述了選取能對(duì)最多目標(biāo)點(diǎn)成像的斜條帶的方法，從而得到最優(yōu)的斜條帶；最后通過(guò)不同方向的斜條帶拼接實(shí)現(xiàn)對(duì)狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域的連續(xù)完整成像。本發(fā)明方法解決了對(duì)狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域的簡(jiǎn)化問(wèn)題，提出了有效的采用斜條帶對(duì)狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域的軌跡拼接成像方法，能夠?qū)崿F(xiàn)衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)中對(duì)公路、海岸線等狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域的連續(xù)完整成像。
【專利說(shuō)明】一種遙感衛(wèi)星狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域的斜條帶拼接成像方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于遙感領(lǐng)域，涉及一種遙感衛(wèi)星對(duì)狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行成像的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，遙感衛(wèi)星對(duì)地面成像時(shí)的成像區(qū)域以矩形區(qū)域?yàn)橹?，通常采用平行于星?點(diǎn)軌跡的與衛(wèi)星飛行方向相同的成像條帶對(duì)矩形區(qū)域進(jìn)行成像。然而，對(duì)于一些特殊成像 需求的任務(wù)，例如沿公路、沿河流、沿海岸線、沿邊境線等狹長(zhǎng)區(qū)域目標(biāo)的成像，由于目標(biāo)區(qū) 域形狀不規(guī)則，難以用一條或同方向的多個(gè)條帶實(shí)現(xiàn)覆蓋，或者采用同方向條帶覆蓋的效 能比較低，例如，要完成中國(guó)東部海岸線的覆蓋，如果采用某單一方向的條帶拼接覆蓋需要 的條帶數(shù)比較多，每一次覆蓋的目標(biāo)區(qū)域較少，浪費(fèi)的衛(wèi)星資源過(guò)大。因此需要尋求一種新 的成像方法用以實(shí)現(xiàn)對(duì)狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域的成像。
[0003] 隨著衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星的姿態(tài)控制能力不斷增強(qiáng)，敏捷衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)中的成 像模式正在研究中，法國(guó)的Pleiades-HR衛(wèi)星已經(jīng)能夠通過(guò)姿態(tài)機(jī)動(dòng)實(shí)現(xiàn)垂直星下點(diǎn)軌跡 的推掃成像。姿態(tài)機(jī)動(dòng)中的成像已經(jīng)成為新的成像模式，這種成像模式相對(duì)于傳統(tǒng)成像的 區(qū)別在于成像時(shí)光軸指向可以通過(guò)姿態(tài)機(jī)動(dòng)來(lái)調(diào)整，從而打破傳統(tǒng)成像時(shí)推掃方向受衛(wèi)星 軌道的嚴(yán)格約束。動(dòng)中成像的基本概念黃群東在2012年第12期《光學(xué)精密工程》上的《姿 態(tài)對(duì)地指向不斷變化成像時(shí)的像移速度計(jì)算》一文中已經(jīng)有了詳細(xì)描述。
[0004] 根據(jù)姿態(tài)機(jī)動(dòng)中成像的特點(diǎn)，它能夠?qū)崿F(xiàn)斜條帶成像，即成像條帶與星下點(diǎn)軌跡 成一定夾角的條帶成像，通過(guò)這些不同方向的斜條帶的拼接就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域的 完整覆蓋成像，但是整個(gè)成像過(guò)程比較復(fù)雜，涉及到斜條帶的基本模型、狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域的簡(jiǎn) 化以及成像條帶的參數(shù)選取原則等。目前，尚未發(fā)現(xiàn)采用斜條帶拼接來(lái)覆蓋狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域 的研究及報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：針對(duì)遙感衛(wèi)星難以對(duì)沿海岸線、河流、公路等狹長(zhǎng)軌跡 區(qū)域進(jìn)行成像的問(wèn)題，首先將狹長(zhǎng)區(qū)域離散成按一定順序排列的點(diǎn)目標(biāo)，然后提出一種采 用適用于動(dòng)中成像的斜條帶來(lái)實(shí)現(xiàn)最大效能連續(xù)完整覆蓋點(diǎn)目標(biāo)的斜條帶拼接成像方法， 可以實(shí)現(xiàn)對(duì)狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域的完整拼接成像。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種遙感衛(wèi)星狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域的斜條帶拼接成像方法， 包括如下步驟：
[0007] (1)將狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域等效為按一定順序排列的目標(biāo)點(diǎn)序列（Tl，T2,……，Tn);
[0008] (2)采用多個(gè)斜條帶拼接的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)點(diǎn)序列（Tl，T2,……，Tn)的連續(xù)完整 覆蓋；所述的斜條帶采用傾角i A、升交點(diǎn)經(jīng)度^、寬度2入、斜條帶中心線上的起點(diǎn)M的地 理坐標(biāo)M( a M，S M)和終點(diǎn)N的地理坐標(biāo)N( a N，S N)共五種參數(shù)確定；所述斜條帶中心線為 從圓心過(guò)地心、半徑為地球半徑、傾角為iA、升交點(diǎn)赤經(jīng)為的圓周上截取的一段圓弧，圓 弧的兩個(gè)端點(diǎn)形成起點(diǎn)M和終點(diǎn)N ;在斜條帶中心線所在圓平面兩側(cè)作與斜條帶中心線所 在圓平面平行且球面距離為X的兩個(gè)平面與地球相交形成兩個(gè)圓周，兩個(gè)圓周上與斜條 帶中心線對(duì)應(yīng)弧長(zhǎng)一致且球面距離為A的兩段圓弧構(gòu)成斜條帶的兩個(gè)寬度邊沿，a和S 分別表示經(jīng)度與緯度；
[0009] 目標(biāo)點(diǎn)序列中的任一目標(biāo)點(diǎn)V能夠被一個(gè)斜條帶覆蓋需要滿足條件：x〈入、 aM〈av, <aN、SM〈SV, <SN，其中x為目標(biāo)點(diǎn)V和對(duì)應(yīng)點(diǎn)V'之間的弧長(zhǎng)，V，( a v, , 6 v,) 為對(duì)應(yīng)點(diǎn)V'的地理坐標(biāo)，從目標(biāo)點(diǎn)V作垂直于斜條帶中心線的圓心過(guò)地心的圓弧與斜條帶 中心線相交，形成目標(biāo)點(diǎn)V在斜條帶中心上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)V' ；
[0010] (3)遙感衛(wèi)星順序?qū)γ恳粋€(gè)斜條帶從起點(diǎn)到終點(diǎn)沿斜條帶中心線進(jìn)行推掃成像， 得到各斜條帶的成像結(jié)果；
[0011] (4)對(duì)各斜條帶的成像結(jié)果進(jìn)行拼接得到狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域的圖像。
[0012] 所述步驟（2)中采用多個(gè)斜條帶拼接的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)點(diǎn)序列（Tl，T2,……，Tn) 的連續(xù)完整覆蓋的方法為：以單個(gè)斜條帶覆蓋的目標(biāo)點(diǎn)個(gè)數(shù)最多、相鄰兩個(gè)斜條帶之間至 少有一個(gè)公共的目標(biāo)點(diǎn)為原則，從第一個(gè)斜條帶開(kāi)始順序確定各斜條帶的參數(shù)，每一個(gè)斜 條帶參數(shù)的確定方法均相同，具體如下：
[0013] (21)將遙感衛(wèi)星成像系統(tǒng)的幅寬作為斜條帶寬度2入；
[0014] (22)設(shè)定斜條帶的起始傾角L和起始升交點(diǎn)經(jīng)度Qd，計(jì)算本斜條帶期望覆蓋的 起始目標(biāo)點(diǎn)T k(l到斜條帶中心線的距離x ;
[0015] (23)判斷起始目標(biāo)點(diǎn)Tk(l是否滿足覆蓋條件x〈 X，如果不滿足覆蓋條件x〈 X則轉(zhuǎn) 步驟（24);如果滿足覆蓋條件x〈 A則繼續(xù)計(jì)算下一相鄰的目標(biāo)點(diǎn)到斜條帶中心線的距離， 并判斷其是否滿足覆蓋條件x〈 A，直至第kfp點(diǎn)不滿足覆蓋條件x〈 A，記錄能夠覆蓋的目 標(biāo)點(diǎn)的最大編號(hào)為h+p-1 ;
[0016] (24)以固定的步長(zhǎng)改變斜條帶的傾角或者升交點(diǎn)經(jīng)度，并再次計(jì)算本斜條帶期望 覆蓋的起始目標(biāo)點(diǎn)T k(l到斜條帶中心線的距離x后執(zhí)行步驟（23)，直至以固定的步長(zhǎng)遍歷 過(guò)所有可能的傾角和升交點(diǎn)經(jīng)度組合后進(jìn)入步驟（25);
[0017] (25)比較得到所有的h+p-1的最大值，與該最大值對(duì)應(yīng)的傾角和升交點(diǎn)經(jīng)度為該 斜條帶的傾角和升交點(diǎn)經(jīng)度；
[0018] (26)從該斜條帶所覆蓋的起始目標(biāo)點(diǎn)Tk(l作垂直于斜條帶中心線的圓心過(guò)地心的 圓弧與斜條帶中心線相交，斜條帶中心線上的交點(diǎn)作為該斜條帶的起點(diǎn)M，從該斜條帶所覆 蓋的序號(hào)最大的目標(biāo)點(diǎn)作垂直于斜條帶中心線的圓心過(guò)地心的圓弧與斜條帶中心線相交， 斜條帶中心線上的交點(diǎn)作為該斜條帶的終點(diǎn)N。
[0019] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明根據(jù)狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域拼接成像的特點(diǎn)， 首先對(duì)狹長(zhǎng)目標(biāo)進(jìn)行了適當(dāng)簡(jiǎn)化，然后提出了斜條帶的基本模型，最后提出一種采用不同 方向斜條帶拼接對(duì)狹長(zhǎng)目標(biāo)形成連續(xù)完整覆蓋成像的方法。通過(guò)將狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域簡(jiǎn)化為順 序排列的點(diǎn)目標(biāo)，從而將復(fù)雜的狹長(zhǎng)區(qū)域覆蓋判定問(wèn)題轉(zhuǎn)化為對(duì)點(diǎn)目標(biāo)的簡(jiǎn)單判定，并且 可以對(duì)某些需要重點(diǎn)觀測(cè)的區(qū)域進(jìn)行點(diǎn)目標(biāo)加密處理，能夠滿足完整覆蓋成像的要求。除 此之外，本發(fā)明對(duì)傳統(tǒng)成像模式下的成像區(qū)域特點(diǎn)加以延伸，給出了與星下點(diǎn)軌跡成一定 夾角的斜條帶基本模型，并采用星下點(diǎn)成像時(shí)的最小幅寬來(lái)設(shè)定動(dòng)中成像的條帶寬度，很 大程度上簡(jiǎn)化了因姿態(tài)機(jī)動(dòng)導(dǎo)致的幅寬改變的計(jì)算問(wèn)題。本發(fā)明根據(jù)敏捷衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)中 成像能夠?qū)崿F(xiàn)與星下點(diǎn)軌跡成某一夾角的斜條帶成像的特點(diǎn)，采用方向不同的斜條帶對(duì)狹 長(zhǎng)目標(biāo)軌跡拼接成像，可以用較少的不同方向的條帶實(shí)現(xiàn)對(duì)狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域的連續(xù)完整覆蓋 成像，提高了衛(wèi)星成像效能。因此，本發(fā)明解決了對(duì)狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域的簡(jiǎn)化問(wèn)題，提出了有效 的采用斜條帶對(duì)狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域的軌跡拼接成像方法，為衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)邊境線、海 岸線等狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域的連續(xù)完整成像奠定了基礎(chǔ)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1為本發(fā)明方法的流程圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明斜條帶模型及其參數(shù)示意圖；
[0022] 圖3為本發(fā)明采用點(diǎn)目標(biāo)序列簡(jiǎn)化狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域示意圖；
[0023] 圖4為本發(fā)明斜條帶覆蓋成像的斜條帶選取示意圖；
[0024] 圖5為本發(fā)明斜條帶拼接成像方法步驟示意圖；
[0025] 圖6為本發(fā)明對(duì)中國(guó)東部海岸線軌跡成像示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域指的是地球表面寬度一般小于相機(jī)幅寬、長(zhǎng)度較長(zhǎng)，例如公路、河 流、海岸線等的目標(biāo)區(qū)域。這些狹長(zhǎng)區(qū)域形狀不規(guī)則，用一個(gè)條帶難以進(jìn)行連續(xù)完整覆蓋成 像，需要多個(gè)不同方向的條帶進(jìn)行拼接成像。
[0027] 如圖1所示，為本發(fā)明方法的流程框圖。以下對(duì)關(guān)鍵步驟進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0028] ①斜條帶模型
[0029] 采用圖2定義球面上的斜條帶，斜條帶中心為過(guò)地心的一段圓弧，用升交點(diǎn)經(jīng)度 ^^與傾角込來(lái)定義斜條帶中心的方向，斜條帶中心上的^ /[(<111，61(1)、1^(€^，61^表示斜條 帶的起點(diǎn)和終點(diǎn)，其中a、S分別表示目標(biāo)點(diǎn)的經(jīng)度與緯度，斜條帶的幅寬定值2X取為相 機(jī)星下點(diǎn)成像時(shí)的幅寬。在成像過(guò)程中采用多個(gè)方向的斜條帶實(shí)現(xiàn)連續(xù)拼接成像。
[0030] 從目標(biāo)點(diǎn)V( a v，sv)作垂直于斜條帶中心線的圓心過(guò)地心的圓弧與斜條帶中心 線相交，形成目標(biāo)點(diǎn)V在斜條帶中心上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)V'（ a v，，s v，），圓弧W'的弧長(zhǎng)即為任意目 標(biāo)點(diǎn)V( a v，S v)到斜條帶中心的距離，用x表示，為使得V點(diǎn)在斜條帶的覆蓋區(qū)內(nèi)，必須滿 足下面的三個(gè)條件：
[0031] x< A (1)
[0032] a M〈 a v，〈 a N (2)
[0033] 8 M< 6 v，< 6 N (3)
[0034] ②對(duì)狹長(zhǎng)目標(biāo)的簡(jiǎn)化
[0035] 狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域可用圖3a表示，寬度一般小于相機(jī)幅寬，因此可以用按一定順序排 列的點(diǎn)目標(biāo)來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)化，簡(jiǎn)化后如圖3b所示，記這些點(diǎn)為目標(biāo)點(diǎn)（Tl, T2,......, Tn),通過(guò)對(duì) 這些點(diǎn)的覆蓋來(lái)保證對(duì)目標(biāo)區(qū)域的覆蓋。這一方法可能造成偏離點(diǎn)目標(biāo)的區(qū)域以及斜條 帶銜接處目標(biāo)區(qū)域的一小部分不被覆蓋，但是對(duì)于觀測(cè)的重點(diǎn)區(qū)域可以用密集的點(diǎn)目標(biāo)代 替，從而保證對(duì)重點(diǎn)地區(qū)的完整覆蓋，因此，采用這種簡(jiǎn)化方法對(duì)狹長(zhǎng)區(qū)域目標(biāo)進(jìn)行簡(jiǎn)化是 合理可行的。
[0036] ③多個(gè)斜條帶拼接成像方法
[0037] 采用多條不同方向的斜條帶對(duì)上述點(diǎn)目標(biāo)（Tl，T2,……，Tn)進(jìn)行連續(xù)完整拼接 成像，需要選擇斜條帶的各個(gè)參數(shù)，即斜條帶的升交點(diǎn)經(jīng)度、傾角iA、起點(diǎn)M的地理坐標(biāo) M(aM，SM)和終點(diǎn)N的地理坐標(biāo)N(aN，SN)，選擇的準(zhǔn)則為：使得每一個(gè)斜條帶能夠?qū)ΡM量 多的目標(biāo)點(diǎn)成像。如圖4所示，通過(guò)改變斜條帶的方向使得斜條帶能夠覆蓋盡可能多的目 標(biāo)點(diǎn)，圖中斜條帶3覆蓋的目標(biāo)點(diǎn)多于斜條帶1和2,因此斜條帶3優(yōu)于斜條帶1和2。 [0038] 為了更具一般性，下面以進(jìn)行第g個(gè)斜條帶的成像為例進(jìn)行說(shuō)明，簡(jiǎn)稱第g景成 像，具體方法和步驟如圖5所示：
[0039] 假設(shè)某一個(gè)斜條帶成像中，以點(diǎn)序列（Tl，T2，……，Tn)中的第j點(diǎn)為起始點(diǎn)，第 j+h為終點(diǎn)，這些已規(guī)劃的點(diǎn)可以標(biāo)記為順序的點(diǎn)序列（T」，T j+1，……，Tj+h)，為了使得斜條 帶之間連接在一起，使上一景規(guī)劃結(jié)束的終點(diǎn)T#為下一景的起始點(diǎn)，假設(shè)為T k(l，即起始點(diǎn) 編號(hào) kQ = j+h。
[0040] 從起始傾角iA = L開(kāi)始，以di為步長(zhǎng)進(jìn)行遍歷計(jì)算，斜條帶的傾角込可以根據(jù) 成像的要求限定在一定的閾值范圍內(nèi)，即imin< iA< imax。
[0041] 從起始升交點(diǎn)經(jīng)度= 開(kāi)始，dQ為步長(zhǎng)進(jìn)行遍歷計(jì)算，斜條帶的升交點(diǎn)經(jīng) 度心可以根據(jù)成像的要求限定在一定的閾值范圍內(nèi)，即\in彡心彡
[0042] 在某一確定的斜條帶傾角iA = is和升交點(diǎn)經(jīng)度= 下，從本景的起始點(diǎn)Tk(l 點(diǎn)開(kāi)始依次往后計(jì)算，計(jì)算在此斜條帶參數(shù)下Tk(l點(diǎn)到該斜條帶中心的距離x。
[0043] 如果點(diǎn)Tk(l滿足覆蓋條件x〈入，則繼續(xù)計(jì)算點(diǎn)Tk(l+1，直至第k = kfp點(diǎn)不滿足覆蓋 條件x〈入，記錄下在iA = is、QA = Qs時(shí)能夠覆蓋點(diǎn)的最大編號(hào)為ms = kQ+p-l = k-1，表 示在斜條帶傾角iA = is和升交點(diǎn)經(jīng)度Q A = Q s下最多能夠覆蓋到第ms個(gè)點(diǎn)。
[0044] 任意斜條帶能覆蓋的最大點(diǎn)個(gè)數(shù)用ms表示，以傾角步長(zhǎng)為di和升交點(diǎn)經(jīng)度步長(zhǎng) 為cm改變傾角和升交點(diǎn)經(jīng)度實(shí)現(xiàn)對(duì)傾角和升交點(diǎn)經(jīng)度的遍歷，如果某斜條帶能覆蓋到的 點(diǎn)編號(hào)為第k點(diǎn)有則記錄k-l的值,令叫=k-l,同時(shí)記錄此時(shí)的斜條帶參數(shù)i A = is、QA= Qs。如果不滿足k-l>ms則改變一組傾角和升交點(diǎn)經(jīng)度尋找滿足條件的斜條帶。
[0045] 依次類推直至以固定的步長(zhǎng)di、dQ遍歷完所有的傾角和升交點(diǎn)經(jīng)度，取最終的ms 為mg和此時(shí)的斜條帶參數(shù)ig = is、Qg = ，表示在規(guī)劃中iA = ig、QA = Qg時(shí)能夠最大 覆蓋目標(biāo)區(qū)域，能覆蓋到的目標(biāo)點(diǎn)編號(hào)為mg，第g景所覆蓋的點(diǎn)可以表示為（Tk(l，T k(l+1，……， Tmg)。
[0046] 結(jié)束該斜條帶的參數(shù)選擇計(jì)算，根據(jù)該斜條帶信息ig = is、Q g = Q s以及起點(diǎn)Tk(l 和終點(diǎn)Tmg計(jì)算該斜條帶的其它參數(shù)，包括條帶的起始點(diǎn)與結(jié)束點(diǎn)坐標(biāo)，條帶的長(zhǎng)度等；過(guò) 該斜條帶所覆蓋的起始目標(biāo)AT k(l作垂直于斜條帶中心線的圓心過(guò)地心的圓弧與斜條帶中 心線相交，交點(diǎn)為斜條帶中心線上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，為該斜條帶的起始點(diǎn)M( a M，S M)，同理根據(jù)斜 條帶所覆蓋的第1^點(diǎn)得出該斜條帶的終點(diǎn)N(aN，SN)，從而使得任意目標(biāo)點(diǎn)V滿足覆蓋條 件a M〈 a v〈 a N、S M〈 S v〈 S N ;該斜條帶的長(zhǎng)度即為麗的弧長(zhǎng)。
[0047]以該斜條帶的終點(diǎn)1^作為下一個(gè)斜條帶的起點(diǎn)進(jìn)行下一個(gè)斜條帶的成像，直至 最后一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)Tn。最后一景的規(guī)劃中可能會(huì)有滿足覆蓋的多個(gè)斜條帶，根據(jù)衛(wèi)星的成像 特點(diǎn)，一般選取與星下點(diǎn)軌跡夾角最小的斜條帶即可。
[0048] 順序?qū)Ω餍睏l帶的成像結(jié)果進(jìn)行拼接得到狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域的圖像。
[0049] 實(shí)施例
[0050] 下面以中國(guó)東海岸線為例，闡述采用斜條帶拼接覆蓋狹長(zhǎng)目標(biāo)軌跡的成像方法：
[0051] 以由北向南從經(jīng)緯度（117.66°，38. 51° )到（115.89°，23. 02° )的長(zhǎng)度約為 2500km的中國(guó)東部海岸線長(zhǎng)度為例，中國(guó)東部海岸線長(zhǎng)度較長(zhǎng)形狀不規(guī)則，難以用同一方 向的條帶實(shí)現(xiàn)覆蓋成像，需采用多個(gè)斜條帶進(jìn)行拼接。首先將其簡(jiǎn)化為點(diǎn)目標(biāo)序列，如圖6a 所示，共簡(jiǎn)化為216個(gè)點(diǎn)目標(biāo)，實(shí)際運(yùn)用中對(duì)某些重點(diǎn)區(qū)域用密集的點(diǎn)目標(biāo)代替，以保證對(duì) 重點(diǎn)區(qū)域的絕對(duì)覆蓋，采用本發(fā)明斜條帶拼接成像方法對(duì)其進(jìn)行連續(xù)拼接成像。衛(wèi)星的觀 測(cè)幅寬2入=30km，計(jì)算取傾角步長(zhǎng)di = 0.1°，升交點(diǎn)經(jīng)度步長(zhǎng)dQ =0.1°，拼接結(jié)果 如圖6b所示，規(guī)劃共使用了 9景斜條帶完成連續(xù)完整覆蓋成像。計(jì)算斜條帶的各項(xiàng)參數(shù)結(jié) 果如表1所示。
[0052] 表1斜條帶參數(shù)表
[0053]

【權(quán)利要求】
1. 一種遙感衛(wèi)星狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域的斜條帶拼接成像方法，其特征在于包括如下步驟： (1) 將狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域等效為按一定順序排列的目標(biāo)點(diǎn)序列（T1，T2,……，Tn); (2) 采用多個(gè)斜條帶拼接的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)點(diǎn)序列（T1，T2,……，Tn)的連續(xù)完整覆 蓋；所述的斜條帶采用傾角iA、升交點(diǎn)經(jīng)度^、寬度2入、斜條帶中心線上的起點(diǎn)M的地理 坐標(biāo)M( a M，S M)和終點(diǎn)N的地理坐標(biāo)N( a N，S N)共五種參數(shù)確定；所述斜條帶中心線為從 圓心過(guò)地心、半徑為地球半徑、傾角為iA、升交點(diǎn)赤經(jīng)為QA的圓周上截取的一段圓弧，圓弧 的兩個(gè)端點(diǎn)形成起點(diǎn)M和終點(diǎn)N ;在斜條帶中心線所在圓平面兩側(cè)作與斜條帶中心線所在 圓平面平行且球面距離為A的兩個(gè)平面與地球相交形成兩個(gè)圓周，兩個(gè)圓周上與斜條帶 中心線對(duì)應(yīng)弧長(zhǎng)一致且球面距離為A的兩段圓弧構(gòu)成斜條帶的兩個(gè)寬度邊沿，a和S分 別表示經(jīng)度與緯度； 目標(biāo)點(diǎn)序列中的任一目標(biāo)點(diǎn)V能夠被一個(gè)斜條帶覆蓋需要滿足條件：x〈入、 aM〈av, <aN、SM〈SV, <SN，其中x為目標(biāo)點(diǎn)V和對(duì)應(yīng)點(diǎn)V'之間的弧長(zhǎng)，V，( a v, , 6 v,) 為對(duì)應(yīng)點(diǎn)V'的地理坐標(biāo)，從目標(biāo)點(diǎn)V作垂直于斜條帶中心線的圓心過(guò)地心的圓弧與斜條帶 中心線相交，形成目標(biāo)點(diǎn)V在斜條帶中心上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)V' ； (3) 遙感衛(wèi)星順序?qū)γ恳粋€(gè)斜條帶從起點(diǎn)到終點(diǎn)沿斜條帶中心線進(jìn)行推掃成像，得到 各斜條帶的成像結(jié)果； (4) 對(duì)各斜條帶的成像結(jié)果進(jìn)行拼接得到狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域的圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種遙感衛(wèi)星狹長(zhǎng)目標(biāo)區(qū)域的斜條帶拼接成像方法，其特征 在于：所述步驟（2)中采用多個(gè)斜條帶拼接的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)點(diǎn)序列（T1，T2,……，Tn)的 連續(xù)完整覆蓋的方法為：以單個(gè)斜條帶覆蓋的目標(biāo)點(diǎn)個(gè)數(shù)最多、相鄰兩個(gè)斜條帶之間至少 有一個(gè)公共的目標(biāo)點(diǎn)為原則，從第一個(gè)斜條帶開(kāi)始順序確定各斜條帶的參數(shù)，每一個(gè)斜條 帶參數(shù)的確定方法均相同，具體如下： (21) 將遙感衛(wèi)星成像系統(tǒng)的幅寬作為斜條帶寬度2入； (22) 設(shè)定斜條帶的起始傾角^和起始升交點(diǎn)經(jīng)度，計(jì)算本斜條帶期望覆蓋的起始 目標(biāo)點(diǎn)Tk(l到斜條帶中心線的距離x ; (23) 判斷起始目標(biāo)點(diǎn)Tk(l是否滿足覆蓋條件x〈 A，如果不滿足覆蓋條件x〈 A則轉(zhuǎn)步驟 (24);如果滿足覆蓋條件x〈 A則繼續(xù)計(jì)算下一相鄰的目標(biāo)點(diǎn)到斜條帶中心線的距離，并判 斷其是否滿足覆蓋條件x〈 A，直至第kfp點(diǎn)不滿足覆蓋條件x〈 A，記錄能夠覆蓋的目標(biāo)點(diǎn) 的最大編號(hào)為h+p-l ; (24) 以固定的步長(zhǎng)改變斜條帶的傾角或者升交點(diǎn)經(jīng)度，并再次計(jì)算本斜條帶期望覆蓋 的起始目標(biāo)點(diǎn)Tk(l到斜條帶中心線的距離x后執(zhí)行步驟（23)，直至以固定的步長(zhǎng)遍歷過(guò)所 有可能的傾角和升交點(diǎn)經(jīng)度組合后進(jìn)入步驟（25); (25) 比較得到所有的h+p-1的最大值，與該最大值對(duì)應(yīng)的傾角和升交點(diǎn)經(jīng)度為該斜條 帶的傾角和升交點(diǎn)經(jīng)度； (26) 從該斜條帶所覆蓋的起始目標(biāo)點(diǎn)Tk(l作垂直于斜條帶中心線的圓心過(guò)地心的圓弧 與斜條帶中心線相交，斜條帶中心線上的交點(diǎn)作為該斜條帶的起點(diǎn)M，從該斜條帶所覆蓋的 序號(hào)最大的目標(biāo)點(diǎn)作垂直于斜條帶中心線的圓心過(guò)地心的圓弧與斜條帶中心線相交，斜條 帶中心線上的交點(diǎn)作為該斜條帶的終點(diǎn)N。
【文檔編號(hào)】G06T5/50GK104331859SQ201410490348
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月23日
【發(fā)明者】黃敏, 楊芳, 葛玉君, 黃群東 申請(qǐng)人:航天東方紅衛(wèi)星有限公司