星载非共线TDI CCD成像数据几何处理算法研究

针对新型的星载非共线TDI CCD传感器获取的影像数据，本项目深入研究和解决非共线TDI CCD成像数据几何处理的关键技术和核心算法，包括：(1)非共线TDI CCD影像的视场高精度拼接方法；(2)针对非共线TDI CCD影像和拼接后形成的虚拟扫描景影像，构建严格几何成像模型，实现高精度几何处理；(3)对卫星在轨运行期间的系统误差进行分析和建模，建立卫星成像几何随时间变化的系统误差模型，自动修正系统误差，保证几何精度的长期稳定性；(4)研究非共线TDI CCD成像数据高精度正射校正技术和立体成像处理技术，实现非共线TDI CCD高精度正射校正和立体成像处理。这样不仅能提高我国国产卫星数据数据处理的质量和精度，更好地满足各行各业的对国产卫星数据的应用需求，也可以为后续高分辨率卫星的传感器设计提供参考。

本项目按计划圆满地完成了研究工作。.项目研究背景：时间延迟积分光电器件（TDI CCD）的成像质量优于常规CCD，是高分辨率光学卫星获取影像的首选传感器。由于TDI CCD在物理结构上是一个小面阵，加上TDICCD的外壳包装等物理因素的限制，多片TDI CCD在视场内只能采用呈品字形或上下交错的非共线排列方式。这种非共线TDI CCD特殊的物理结构设计和成像方式给高分辨率卫星影像的高精度几何处理带来了许多新的问题，主要包括：相邻片TDICCD对应的同名像点观测视角不同、成像时刻不同，加上积分时间变化、地形起伏、卫星平台运动等因素，导致图像拼接困难；不仅如此，拼接后的图像缺少严格物理模型，很难直接生产高精度的正射影像产品。.本项目针对高分辨率光学卫星多片非共线TDICCD成像数据几何处理的关键技术问题展开研究，包括：.1）研究了多片非共线TDICCD影像的拼接方法。提出了三种拼接方法：基于行频归一化的像方拼接方法、基于局部切平面坐标系的物方拼接方法和基于虚拟影像的拼接方法。根据三种拼接方法各自的优点（效率高或精度高），目前分别被应用于遥感8、15号，资源1号02C，遥感12、14号的地面预处理系统中。.2）研究了卫星可见光相机的几何内定标问题，对遥感12号可见光传感器进行了几何内定标实验。本项目还研究了对拼接后影像建立几何成像模型，主要研究了：基于局部切平面坐标系的有理多项式模型和基于虚拟影像的严格物理模型。目前，这两种模型与相应的拼接方法一起应用于地面预处理软件系统。.3）研究了系统误差时变模型与修正方法。本项目针对遥感2、4、7、11号卫星影像直接对地定位中存在的系统误差时变规律，研制了系统误差修正软件。.4）关于高精度正射影像的制作与立体模型的建立，本项目基于有理多项式模型进行了正射影像制作和核线影像生成的实验。该项成果已应用于资源三号地面预处理系统。在轨测试表明资源三号三线阵相机下视影像无控制点几何定位误差在12米左右。.本项目取得的研究成果有：SCI/EI期刊论文2篇，会议论文3篇；发明专利3项；已培养博士1名，硕士2名；获得省部级科技进步一等奖一项，中国高校学校十大科技进展一项；项目组研制的“资源三号与资源一号02C地面预处理系统”已经在资源卫星应用中心业务化运行，“遥感系列(光学)卫星的地面预处理系统”已经在北京相关单位业务化运行。