一种分米级星载TDI CCD立体测绘相机成像仿真方法和系统

摘要

本发明公开了一种分米级星载TDI CCD立体测绘相机成像仿真方法和系统，以目前最高分辨率的商业卫星Worldview-3立体影像作为数据源，通过立体匹配处理成“影像+地面点”的数据形式。以瞬时TDI CCD成像面辐照度的获取为核心步骤，将轨道、姿态参数，相机安装参数，TDI CCD几何参数，相机MTF等有机地串联起来。同时通过时间域积分和TDI CCD多级电荷累加实现TDI CCD多级动态积分的模拟，并以此为基础实现相机辐射响应和线阵影像成像的严格模拟。本发明可以避免传统成像仿真采用单一数据源而难以模拟高分辨率卫星立体成像中不同视角对应几何、辐射信息的差异性的缺点，提高了仿真立体测绘卫星影像的精度。

主权项

一种分米级星载TDI CCD立体测绘相机成像仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，获取基础数据，并对所述基础数据进行预处理，生成卫星立体影像每一点的影像‑几何模型；其中，所述基础数据为Worldview‑3卫星立体影像和辅助RPC参数，所述预处理具体包括：(S11)，通过多次前方交会和后方交会迭代计算，消除RPC参数的相对误差；(S12)，通过准核线立体影像制作和半全局匹配算法计算左右影像的视差图，根据所述视差图计算同名像点坐标，进而前方交会计算准核线影像每一点的物方大地坐标(L，B，H)，其中，L表示经度、B表示纬度、H表示椭球高。步骤S2，计算卫星轨道数据，所述卫星轨道数据包括地球固连坐标系下卫星的扫描时刻、位置、速度数据；步骤S3，计算卫星姿态数据；步骤S4，相机几何建模，其具体包括步骤S401，计算相机安装模型；步骤S402，计算TDI CCD畸变模型；步骤S5，利用步骤S1‑S4计算的数据，计算TDI CCD瞬时焦面能量影像的数据源范围；步骤S6，计算滤波前的TDI CCD瞬时焦面辐照度影像；步骤S7，用点扩散函数对TDI CCD瞬时焦面辐照度影像进行滤波，得到一个时刻的TDI CCD离散平均焦面辐照度；步骤S8，计算一个积分时间区间内多个细分时刻的TDI辐照度影像，累加后取平均，得到一个积分区间内的TDI时间平均辐照度影像；步骤S9，将一个积分区间内的TDI时间平均辐照度影像转换为光生电荷数影像，并根据霰粒噪声的生成机制加入噪声电荷，生成该积分区间的电荷数影像；步骤S10，重复步骤S8和S9，计算下一个积分时间区间的电荷数影像，完成M级电荷数影像累加后，进行模数转换，输出一行灰度值影像；步骤S11，计算一幅模拟影像的每一行灰度值影像，最终输出一幅模拟影像。