基于光线追踪技术的航空遥感成像几何变形仿真方法

摘要

本发明的基于光线追踪技术的航空遥感成像几何变形仿真方法，具体步骤为：1)选取DEM数据构建三维地形场景；2)根据传感器内、外方位元素模拟由传感器位置和姿态确定的投射光线；3)对三维地形场景和投射光线进行求交计算，获取框幅式航空遥感影像在地形起伏状态下的影像覆盖的几何变形；4)运用计算机3D图形可视化技术，将结果在计算机的虚拟环境中再现。本发明针对航空遥感框幅式相机成像过程中，可能出现的影像几何变形进行了仿真，以成像机理为基础，可视化展示了航空遥感成像的过程。通过本发明的模拟，用户可以模拟由于航空平台(飞机等)的抖动导致的姿态变化、传感器参数变化、地形起伏变化等因素影像下造成的影像几何变形。

主权项

1.一种基于光线追踪技术的航空遥感成像几何变形仿真方法，其特征在于，具体步骤为：1）选取DEM数据构建三维地形场景；2）根据传感器内、外方位元素模拟由传感器位置和姿态确定的投射光线；3）对三维地形场景和投射光线进行求交计算，获取框幅式航空遥感影像在地形起伏状态下的影像覆盖的几何变形；4）运用计算机3D图形可视化技术，将结果在计算机的虚拟环境中再现；其中，步骤2）中通过计算机图形学中坐标转换和投影转换算法，模拟由传感器探元发出的光线在步骤1）中构建的三维地形场景中所能拍摄到的地面位置和范围；传感器投影中心在空间坐标系中的位置与姿态决定传感器的发射光线的位置与方向，传感器内、外方位元素描述了传感器投影中心的位置和姿态；内方位元素描述投影中心与影像像元之间相关位置的参数，外方位元素确定投影光束在投影瞬间的空间位置和姿态的参数；步骤2）中投射光线模拟具体步骤为：根据传感器内方位元素和传感器视场角确定投射光线在影像坐标系下的位置和方向，通过坐标转换将影像坐标系下的投射光线位置和方向转换到地面全局坐标系下；所述影像坐标系为以传感器投影中心位置为原点，航空平台飞行方向为X轴，垂直于影像方向指向天空为Z轴，X轴与Z轴的叉乘确定Y轴；所述地面全局坐标系的坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的Z轴指向国际时间局（BIH）1984.0定义的协议地极（CTP）方向，X轴指向国际时间局（BIH）1984.0的协议子午面和协议地极（CTP）赤道的交点。