一种旋转平台农田成像几何校正方法
【专利摘要】本发明涉及一种旋转平台农田成像几何校正方法，包括：对农田进行旋转式扫描成像以及POS数据同步采集；对旋转式扫描获得的影像进行扫描轨迹拟合获取扫描圆形轨迹方程；建立偏航角查找表，其中，偏航角查找表为对农田进行旋转式扫描成像的扫描行号与偏航角一一对应关系表；根据偏航角查找表和扫描圆形轨迹方程获得校正后影像各个像素的偏航角和行号，并对影像进行几何校正。本发明采用了升降机固定，伸缩臂旋转的成像方式，利用POS数据与扫描圆形轨迹的几何关系结合的几何校正方法，提高了影像采集效率，获得了高精度的影像几何校正效果。
【专利说明】一种旋转平台农田成像几何校正方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及计算机【技术领域】，尤其涉及一种旋转平台农田成像几何校正方法。
【背景技术】
[0002]随着遥感技术的不断发展，遥感方法在农作物长势和产量监测、农作物品质监测和农作物病虫害监测等农业应用方面具有了其他方法无可比拟的优势。20世纪80年代出现的高光谱成像技术被认为是遥感发展以来两项重大技术突破之一，它具有光谱分辨率高、光谱范围广、图谱合一等特点。高光谱影像具有很高的光谱分辨率，它能为每个像元提供一条完整且连续的光谱曲线。
[0003]在农田小区试验中，为了研究农作物在不同生化参数下的光谱响应，以及农作物不同层次叶片、土壤、杂草等背景因素对冠层光谱的影响，常常需要采集毫米级空间分辨率的高光谱影像。现有的高光谱影响获取途径主要由卫星影像、机载航空影像和三脚架平台成像。其中卫星影像和机载航空影像由于飞行高度高，其空间分辨率很难达到毫米级，不适用于农田小区试验。三脚架平台通常距地面只有1.5m-2m的高度，成像面积约为
0.5m2-0.7m2，采集的高光谱影像空间分辨率能够达到亚毫米级。但是对于每个小区通常为60m2-150m2的试验田来说，三脚架平台的成像面积过小，降低了影像采集效率，也不利于各个小区光谱特性的分类对比。同时，在影像几何校正方面，利用共线方程方法直接计算像点的地面坐标需要很高的GPS精度，在GPS精度不能满足时，影像的几何校正效果并不理想。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是如何提高影像采集效率以及通过几何校正获得高精度影像的问题。
[0005]为此目的，本发明提出了一种旋转平台农田成像几何校正方法，所述方法具体包括:
[0006]S1:对农田进行旋转式扫描成像以及POS数据同步采集；
[0007]S2:对所述旋转式扫描获得的影像进行扫描轨迹拟合获取扫描圆形轨迹方程；
[0008]S3:建立偏航角查找表，其中，所述偏航角查找表为对所述农田进行旋转式扫描成像的扫描行号与偏航角 对应关系表；
[0009]S4:根据所述偏航角查找表和所述扫描圆形轨迹方程获得校正后所述影像各个像素的所述偏航角和所述行号，并对所述影像进行几何校正。
[0010]进一步地,所述SI进一步包括:
[0011]Sll:在高空作业升降机平台上固定高光谱成像仪；
[0012]S12:连接GPS与惯性测量元件形成定位定姿系统，并将所述定位定姿系统安装在所述高光谱成像仪上形成第二系统；
[0013]S13:将所述第二系统与电脑终端相连接；
[0014]S14:地面工作站通过无线网络与所述电脑终端进行特征参数设置，以旋转所述高空作业升降机方式对所述农田进行所述旋转式扫描成像以及所述POS数据同步采集。
[0015]具体地，所述特征参数包括曝光时间参数以及增益成像参数。
[0016]进一步地,所述S2还包括:
[0017]S21:建立扫描轨迹方程，其中，所述扫描轨迹方程为:
[0018](X-A)2+(Y-B)2=R2
[0019](X，Y)为所述GPS采集到的传感器投影中心在WGS-84坐标系下的平面直角坐标，(A，B)为旋转式扫描中心坐标，R为扫描半径；
[0020]S22:对所述扫描轨迹方程进行整理，得到以参数形式表示的圆轨迹方程；
[0021]S23:将多次所述GPS采集得到的所述传感器投影中心在所述WGS-84坐标系下的所述平面直角坐标代入以参数形式表示的所述圆形轨迹方程中得到第一圆形轨迹方程；
[0022]S24:对所述第一圆形轨迹方程利用最小二乘法进行拟合，得到拟合的所述扫描圆形轨迹方程的圆心和半径。
[0023]进一步地，所述S4进一步包括:所述偏航角(Θ )和所述行号(A)通过公式
[0024]
【权利要求】
1.一种旋转平台农田成像几何校正方法，其特征在于，所述方法具体包括: 51:对农田进行旋转式扫描成像及POS数据同步采集； 52:对所述旋转式扫描获得的影像进行扫描轨迹拟合获取扫描圆形轨迹方程； 53:建立偏航角查找表，其中，所述偏航角查找表为对所述农田进行旋转式扫描成像的扫描行号与偏航角对应关系表； S4:根据所述偏航角查找表和所述扫描圆形轨迹方程获得校正后所述影像各个像素的所述偏航角和所述行号，并对所述影像进行几何校正。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SI进一步包括: 511:在高空作业升降机平台上固定高光谱成像仪； 512:连接GPS与惯性测量元件形成定位定姿系统，并将所述定位定姿系统安装在所述高光谱成像仪上形成第二系统； 513:将所述第二系统与电脑终端相连接； 514:地面工作站通过无线网络与所述电脑终端进行特征参数设置，以旋转所述高空作业升降机方式对所述农田进行所述旋转式扫描成像以及所述POS数据同步采集。
3.如权利要求 2所述的方法，其特征在于，所述特征参数包括曝光时间参数以及增益成像参数。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2还包括: 521:建立扫描轨迹方程，其中，所述扫描轨迹方程为:
(X-A)2+ (Y-B) 2=R2 (X，Y)为所述GPS采集到的传感器投影中心在WGS-84坐标系下的平面直角坐标，(A，B)为旋转式扫描中心坐标，R为扫描半径； 522:对所述扫描轨迹方程进行整理，得到以参数形式表示的圆轨迹方程； 523:将多次所述GPS采集得到的所述传感器投影中心在所述WGS-84坐标系下的所述平面直角坐标代入以参数形式表示的所述圆形轨迹方程中得到第一圆形轨迹方程； 524:对所述第一圆形轨迹方程利用最小二乘法进行拟合，得到拟合的所述扫描圆形轨迹方程的圆心和半径。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S4进一步包括:所述偏航角(Θ)和所述行号(A)通过公式
【文档编号】G01C11/02GK103776426SQ201410003543
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月3日 优先权日:2014年1月3日
【发明者】杨贵军, 于海洋, 杨小冬, 冯海宽, 宋晓宇, 龙慧灵, 杨浩, 闫华 申请人:北京农业信息技术研究中心