CN108761453B - 一种光学卫星与sar卫星图像融合的成像视角优化方法 - Google Patents
一种光学卫星与sar卫星图像融合的成像视角优化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108761453B CN108761453B CN201810271654.6A CN201810271654A CN108761453B CN 108761453 B CN108761453 B CN 108761453B CN 201810271654 A CN201810271654 A CN 201810271654A CN 108761453 B CN108761453 B CN 108761453B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- satellite
- angle
- sar
- optical
- imaging
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
- G01S13/9021—SAR image post-processing techniques
- G01S13/9027—Pattern recognition for feature extraction
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
- G01S13/904—SAR modes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Image Processing (AREA)
Abstract
一种光学卫星与SAR卫星图像融合的成像视角优化方法,通过对SAR卫星及光学卫星共同覆盖的成像区域进行确定,再对覆盖区域进行栅格化得到覆盖区域对应地心角序列,最后通过地心角序列分别计算得到SAR卫星及光学卫星侧视后分辨率,达到光学图像于SAR图像融合共同成像效果最优的目的,计算准确性高,可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学卫星与SAR卫星图像融合的成像视角优化方法,属于遥感卫星领域。
背景技术
在遥感卫星领域中,光学卫星与SAR卫星是两种最为常用的成像卫星,绝大多数对卫星遥感图像有需求的用户均对光学卫星图像和SAR图像有大量的需求。光学遥感成像与SAR遥感成像的优缺点有一定的互补性和不可替代性,因此将光学遥感图像与SAR遥感图像进行融合应用是很有价值的,也是近年来卫星遥感工程及应用研究的一个新领域。为了提高光学遥感图像与SAR遥感图像的融合效果,一方面可以在卫星***设计上将两类卫星进行联合设计,另一方面则需要在图像融合技术方面采取相应的措施。对于卫星工程***设计而言,采用光学卫星与SAR卫星在工作模式上配合使用,将会为光学与SAR遥感图像的融合技术的发展提供重要的条件。
近年来,国内外应用***的工程师和研究学者在光学与SAR遥感图像进行融合处理方面进行了研究、应用和探索,把不同机载和星载的遥感数据进行融合处理,取得了一定的成果和应用效果。然而,目前国内外的光学卫星与SAR卫星设计和成像使用都相对独立,也就是说,目前用来做遥感图像融合的光学和SAR图像均来源于不相关的设计载体,这种不相关载体所提供的图像在客观上给图像融合造成了一定的难度,也在很大程度上影响了图像的融合效果和应用价值。目前,光学卫星和SAR卫星的设计在工程上还处于相对独立的状态,设计方案的确定还是基于各自卫星独立的性能最优为首要前提,尚无针对图像融合而进行的星座或编队飞行设计。
发明内容
本发明解决的技术问题是:针对目前现有技术中没有面向光学卫星与SAR卫星图像融合的联合成像模式,提出了一种光学卫星与SAR卫星图像融合的成像视角优化方法,填补了面向融合成像质量最优的光学卫星侧摆与SAR卫星侧视最佳匹配角计算方法的空白。
本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的:
一种光学卫星与SAR卫星图像融合的成像视角优化方法,步骤如下:
(1)根据SAR卫星的当地入射角α确定SAR卫星侧视后分辨率;
(2)根据SAR卫星实时轨道高度、SAR卫星波束中心侧视角、SAR卫星波束角计算SAR卫星覆盖区域对应地心角;
(3)对步骤(2)确定的覆盖区域大小进行栅格化分割,并获取分割后所有栅格点对应的地心角序列;
(4)根据步骤(3)所得地心角序列计算SAR卫星及光学卫星于该点成像时,SAR卫星与光学卫星分别对应的地心张角序列;
(5)计算获得与SAR卫星成像时的地心张角序列对应的SAR卫星侧视后分辨率序列;
(6)根据光学卫星的视场角、光学卫星侧摆角、光学卫星实时轨道高度及光学卫星侧摆角与光学卫星地面入射角转化关系计算光学卫星侧视后分辨率序列;
(7)根据步骤(5)、步骤(6)所得分辨率序列计算差值平方序列,选取序列中的最小值对应的光学卫星侧摆角及SAR卫星侧视角作为最优角度。
所述步骤(1)中,SAR卫星侧视后成像点像元分辨率ρg的计算公式为:
式中,α为当前时刻SAR卫星成像点的地面入射角,c为光速,T为脉冲宽度。
所述步骤(2)中,SAR卫星及光学卫星的覆盖区域对应地心角d0的计算方法为:
式中,H1为SAR卫星实时轨道高度,θ1为SAR卫星波束中心侧视角,SOV为SAR卫星波束角,R为地球半径。
所述步骤(4)中,根据步骤(3)所得的覆盖区域范围进行栅格化使其均匀划分为N个点并得到栅格点序列{ξ}。
所述步骤(5)中,SAR卫星对应的地心张角序列{dSAR}计算公式如下:
式中,d1为融合成像区域中距离SAR卫星星下点最近点对应的SAR卫星地心张角;
SAR卫星在侧视角为θ1时对应地心角为α,任意一个栅格点的分辨率计算公式如下:
光学卫星对应的地心张角序列{d光学}计算公式如下:
式中,d2为融合成像区域中距离光学卫星星下点最近点对应的光学卫星地心张角;
所述步骤(7)中,光学卫星侧摆角θ2与光学卫星地面入射角α'的转换公式如下:
式中,FOV为光学卫星的视场角,H2为光学卫星实时轨道高度,R为地球半径,θ2为光学卫星侧摆角,α'为当前时刻光学卫星成像点的地面入射角。
所述步骤(7)中,光学卫星侧视后像元分辨率GSDC的计算公式为:
式中,IFOV为光学卫星的瞬时视场角。
所述步骤(8)中,对光学卫星侧视后像元分辨率序列、SAR卫星侧视后成像点像元分辨率序列进行优化计算,计算公式如下:
Φmin(θ2)=min[Φ(θ2)]
式中,ξ为均匀划分为1000个点得到的栅格点序列号(取值为1,2,3,…,1000),[ρg(ξ)]为SAR卫星侧视后成像点像元分辨率序列,而光学卫星任意一个侧摆角θ2均对应一个Φ(θ2),[GSDc(ξ,θ2)]为光学卫星侧视后像元分辨率,[ρg(ξ)]为SAR卫星侧视后成像点像元分辨率序列,Φmin(θ2)为Φ(θ2)中的最小值,即可求得光学卫星最佳侧摆角。
本发明与现有技术相比的优点在于:
(1)本发明提供了一种光学卫星与SAR卫星图像融合的成像视角优化方法,解决了光学卫星和SAR卫星的工程设计上相对独立且不能针对融合成像进行通用设计的问题,填补了融合成像质量最优的光学卫星侧摆与SAR卫星侧视最佳匹配角设计的空白;
(2)本发明可以快速准确的计算出面向图像融合最优的SAR卫星侧视角与光学卫星侧摆角序列;即针对同一区域成像的SAR卫星任意侧视角,计算出与之匹配的光学卫星最优侧摆角,以此角度侧摆成像所获取的双星图像将会使其融合后的图像质量最优。
附图说明
图1为发明提供的卫星成像原理图;
具体实施方式
一种光学卫星与SAR卫星图像融合的成像视角优化方法,SAR卫星与光学卫星成像情况如图1所示,具体步骤如下:
(1)根据SAR卫星的地面入射角α确定SAR卫星侧视后分辨率的计算方法,其中,SAR卫星侧视后像元分辨率ρg的计算公式为:
式中,α为当前时刻SAR卫星地面入射角,即波束与当地垂线的夹角,c为光速,T为脉冲宽度;
(2)根据SAR卫星的实时轨道高度、SAR卫星波束中心侧视角、光学卫星侧摆角、SAR卫星波束角、光学卫星实时视场角计算SAR卫星及光学卫星的覆盖区域对应地心角,其中,SAR卫星及光学卫星的覆盖区域对应地心角d0的计算方法为:
式中,H1为SAR卫星实时轨道高度,θ1为SAR卫星波束中心侧视角,SOV为SAR卫星波束角,R为地球半径。
(3)根据步骤(2)所覆盖区域对应地心角计算对应覆盖区域范围,即利用地球周长与地心角的比值关系确定覆盖区域范围宽度;
(4)对步骤(3)确定的覆盖区域大小进行栅格化分割,使其均匀划分为N个点并得到栅格点序列{ξ},根据每个点对应的地心张角得到地心张角序列{d0};
(5)根据步骤(4)所得地心角序列计算SAR卫星及光学卫星于该点成像时,SAR卫星与光学卫星分别对应的地心张角序列,其中,SAR卫星对应的地心张角序列{dSAR}计算公式如下:
式中,d1为融合成像区域中距离SAR卫星星下点最近点对应的SAR卫星地心张角;
SAR卫星在侧视角为θ1时对应地心角为α,任意一个栅格点的分辨率计算公式如下:
光学卫星对应的地心张角序列{d光学}计算公式如下:
式中,d2为融合成像区域中距离光学卫星星下点最近点对应的光学卫星地心张角;
(6)根据步骤(1)、步骤(2)所得分辨率计算方法及步骤(5)所得SAR卫星计算SAR卫星侧视后分辨率序列;
(7)根据光学卫星的瞬时视场角、光学卫星侧摆角、光学卫星实时轨道高度计算光学卫星侧视后分辨率序列线通过光学卫星侧摆角θ2与光学卫星地面入射角α'的角度关系进行转化,转换公式如下:
光学卫星侧视后像元分辨率GSDC的计算公式为:
式中,IFOV为光学卫星的瞬时视场角,θ2为光学卫星侧摆角,H2为光学卫星实时轨道高度。
根据光学卫星和SAR卫星本身的设计指标,根据步骤(7)所得光学卫星侧视后分辨率序列、步骤(2)所得SAR卫星侧视后分辨率序列进行优化,再计算出二者在面向图像融合的成像模式中的最佳匹配的侧视角度,便于用户在提出光学图像与SAR图像融合的需求时,便于卫星直接给出最优的成像侧视角度。
所述步骤(8)中,对光学卫星侧视后像元分辨率序列、SAR卫星侧视后成像点像元分辨率序列进行优化计算,得出SAR卫星侧视角确定后,光学卫星最优侧摆角δ’,计算公式如下:
Φmin(θ2)=min[Φ(θ2)]
式中,ξ为均匀划分为1000个点得到的栅格点序列号(取值为1,2,3,…,1000),[GSDc(ξ,θ2)]为光学卫星侧视后像元分辨率,[ρg(ξ)]为SAR卫星侧视后成像点像元分辨率序列,Φmin(θ2)为Φ(θ2)中最小值,即为最优光学卫星成像侧视角度对应分辨率。随着SAR卫星侧视角θ1的一系列变化值,可得出光学卫星侧摆角θ2的一系列最优对应值。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (8)
1.一种光学卫星与SAR卫星图像融合的成像视角优化方法,其特征在于步骤如下:
(1)根据SAR卫星的地面入射角α确定SAR卫星侧视后分辨率;
(2)根据SAR卫星的实时轨道高度、SAR卫星波束中心侧视角、SAR卫星波束角、地球半径计算SAR卫星的覆盖区域对应地心角;
(3)对步骤(2)确定的覆盖区域大小进行栅格化分割,并获取分割后所有栅格点对应的地心角序列;
(4)根据步骤(3)所得地心角序列计算SAR卫星及光学卫星于该点成像时,SAR卫星与光学卫星分别对应的地心张角序列;
(5)计算获得与SAR卫星成像时的地心张角序列对应的SAR卫星侧视后分辨率序列;
(6)根据光学卫星的视场角、光学卫星侧摆角、光学卫星实时轨道高度及光学卫星侧摆角与光学卫星地面入射角转化关系计算光学卫星侧视后分辨率序列;
(7)根据步骤(5)、步骤(6)所得分辨率序列计算差值平方序列,选取序列中的最小值对应的光学卫星侧摆角及SAR卫星侧摆角作为最优角度。
4.根据权利要求3所述的一种光学卫星与SAR卫星图像融合的成像视角优化方法,其特征在于:所述步骤(4)中,根据步骤(3)所得的覆盖区域范围进行栅格化使其均匀划分为N个点并得到栅格点序列{ξ}。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810271654.6A CN108761453B (zh) | 2018-03-29 | 2018-03-29 | 一种光学卫星与sar卫星图像融合的成像视角优化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810271654.6A CN108761453B (zh) | 2018-03-29 | 2018-03-29 | 一种光学卫星与sar卫星图像融合的成像视角优化方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108761453A CN108761453A (zh) | 2018-11-06 |
CN108761453B true CN108761453B (zh) | 2021-02-05 |
Family
ID=63980738
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810271654.6A Active CN108761453B (zh) | 2018-03-29 | 2018-03-29 | 一种光学卫星与sar卫星图像融合的成像视角优化方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108761453B (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110471431B (zh) * | 2019-07-30 | 2022-08-12 | 北京天问空间科技有限公司 | 一种对地观测***空间分辨率控制的方法 |
CN111832635B (zh) * | 2020-06-28 | 2023-12-05 | 北方工业大学 | 地基sar图像与激光点云地形数据的匹配方法及装置 |
CN117036982B (zh) * | 2023-10-07 | 2024-01-09 | 山东省国土空间数据和遥感技术研究院(山东省海域动态监视监测中心) | 海上养殖区的光学卫星图像处理方法和装置、设备和介质 |
CN117745779B (zh) * | 2024-02-19 | 2024-05-07 | 中国科学院空天信息创新研究院 | 一种光学和sar共孔径一致性成像方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101571593A (zh) * | 2008-04-30 | 2009-11-04 | 北京航空航天大学 | 一种星载sar图像的严密共线方程模型 |
CN102508260A (zh) * | 2011-11-30 | 2012-06-20 | 武汉大学 | 一种面向侧视中分辨率卫星的几何成像构建方法 |
CN105182315A (zh) * | 2015-07-14 | 2015-12-23 | 中国科学院电子学研究所 | 获取大摆角光学遥感卫星的遥感图像地面分辨率的方法 |
CN105466400A (zh) * | 2015-12-16 | 2016-04-06 | 贵州天地通科技有限公司 | 一种利用rpc探测多源卫星影像同名像点成像交会角方法 |
CN105510913A (zh) * | 2015-11-11 | 2016-04-20 | 湖北工业大学 | 基于类光学像方改正的异源光学和sar遥感影像联合定位方法 |
WO2017048339A1 (en) * | 2015-06-16 | 2017-03-23 | King Abdulaziz City Of Science And Technology | Systems and methods for remote sensing of the earth from space |
-
2018
- 2018-03-29 CN CN201810271654.6A patent/CN108761453B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101571593A (zh) * | 2008-04-30 | 2009-11-04 | 北京航空航天大学 | 一种星载sar图像的严密共线方程模型 |
CN102508260A (zh) * | 2011-11-30 | 2012-06-20 | 武汉大学 | 一种面向侧视中分辨率卫星的几何成像构建方法 |
WO2017048339A1 (en) * | 2015-06-16 | 2017-03-23 | King Abdulaziz City Of Science And Technology | Systems and methods for remote sensing of the earth from space |
CN105182315A (zh) * | 2015-07-14 | 2015-12-23 | 中国科学院电子学研究所 | 获取大摆角光学遥感卫星的遥感图像地面分辨率的方法 |
CN105510913A (zh) * | 2015-11-11 | 2016-04-20 | 湖北工业大学 | 基于类光学像方改正的异源光学和sar遥感影像联合定位方法 |
CN105466400A (zh) * | 2015-12-16 | 2016-04-06 | 贵州天地通科技有限公司 | 一种利用rpc探测多源卫星影像同名像点成像交会角方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
光学与SAR卫星遥感影像复合式"立体"定位技术的研究;邢帅等;《测绘学报》;20080515;第37卷(第02期);172-177,184 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108761453A (zh) | 2018-11-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108761453B (zh) | 一种光学卫星与sar卫星图像融合的成像视角优化方法 | |
WO2020134856A1 (zh) | 一种遥感卫星*** | |
CN113439220B (zh) | 一种基于卫星编队的遥感***及星座*** | |
Grodecki et al. | IKONOS geometric accuracy | |
Toutin | Comparison of stereo-extracted DTM from different high-resolution sensors: SPOT-5, EROS-A, IKONOS-II, and QuickBird | |
EP3132231B1 (en) | A method and system for estimating information related to a vehicle pitch and/or roll angle | |
Nakamura et al. | Nobeyama 45 m mapping observations toward the nearby molecular clouds Orion A, Aquila Rift, and M17: Project overview | |
CN108362267B (zh) | 基于卫星数据的湿渍害胁迫下油菜产量损失遥感定量评估方法 | |
CN108387206B (zh) | 一种基于地平线与偏振光的载体三维姿态获取方法 | |
CN104089627B (zh) | 一种凝视卫星面阵ccd相机的绝对辐射定标方法 | |
CN109781635B (zh) | 一种分布式遥感卫星*** | |
CN103776427B (zh) | 一种应用于立体测绘相机的参数设置和调整方法 | |
CN102927982B (zh) | 双光谱的自主导航敏感器及其设计方法 | |
CN108734685B (zh) | 一种无人机载高光谱线阵列遥感影像的拼接方法 | |
CN109883957B (zh) | 基于modis影像的表观反射率模型构建方法、***及定标方法 | |
US8212714B1 (en) | Using doppler radar images to estimate aircraft navigational heading error | |
CN112857356B (zh) | 无人机水体环境调查和航线生成方法 | |
CN103744081A (zh) | 一种机载圆迹合成孔径雷达高精度三维成像补偿方法 | |
CN105405114A (zh) | 一种利用分光错位采样实现geo光学卫星超分辨率方法 | |
CN106289156A (zh) | 一种卫星以任意姿态成像时获取摄影点太阳高度角的方法 | |
CN106707278A (zh) | 一种基于稀疏表示的多普勒波束锐化成像方法及装置 | |
CN110516588B (zh) | 一种遥感卫星*** | |
Kirk et al. | The effect of illumination on stereo dtm quality: simulations in support of europa exploration | |
WO2000054006A2 (en) | Single-pass interferometric synthetic aperture radar | |
CN102721962A (zh) | 多通道时延多普勒二维分割映射多星多时图像增强的成像装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |