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专利号: 2020112005552
申请人: 青岛科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于月相图形函数化拟合的过采样校正方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,基于对比度或边缘识别,提取预获取月球图像在卫星扫描方向与卫星运动方向的像素长度;

步骤2,根据星历计算卫星参数与月球参数;其中,卫星参数与月球参数分别为遥感器沿卫星运动方向的扫描速度与月球-卫星-太阳的相对位置;基于步骤1提取获得的像素长度计算月相角与轨道角,构建获得卫星视角的理论月相图形函数;

步骤3,通过函数拟合,确定预获取月球图像与理论月相图形函数的转化系数,获得过采样系数;基于所述过采样系数修正由于卫星观测月球图像的时间序列重组造成的月球形状拉伸,实现过采样校正。

2.根据权利要求1所述的一种基于月相图形函数化拟合的过采样校正方法,其特征在于,步骤2中,所述月相角为卫星-月球-太阳的夹角,所述轨道角为沿卫星运动方向的扫描速度与卫星-月球-太阳平面法向量的夹角。

3.根据权利要求1所述的一种基于月相图形函数化拟合的过采样校正方法,其特征在于,步骤3中,通过函数拟合,确定预获取月球图像与理论月相图形函数的转化系数,获得过采样系数时,由月球外轮廓与月球明暗交界线确定月相形状,将月相形状旋转至遥感器观测坐标系内,获得遥感器观测到的月相形状的月相函数;其中,所述遥感器观测坐标系中,横坐标轴沿卫星扫描镜扫描方向,纵坐标轴沿卫星运动方向。

4.根据权利要求1所述的一种基于月相图形函数化拟合的过采样校正方法,其特征在于,步骤3中,通过函数拟合,确定预获取月球图像与理论月相图形函数的转化系数,获得过采样系数时,采用单线和多线模式获取过采样系数;拟合算法采用的是最小二乘法。

5.根据权利要求4所述的一种基于月相图形函数化拟合的过采样校正方法,其特征在于,步骤3中,采用单线模式获取过采样系数的步骤具体包括:月相函数f(x)的数值为月相被直线x=x所截的割线长度;对月相函数f(x)取最大值,获得单线模式的过采样系数;

采用多线模式获取过采样系数的步骤具体包括:通过三次样条插值把M×N大小的原图像放大为M×(n×N),n为缩放因子;其中,原图像为数字化图像,由分立的像素构成,割线像素长度取整数。

6.根据权利要求4所述的一种基于月相图形函数化拟合的过采样校正方法,其特征在于,步骤3中,采用单线模式获取过采样系数的步骤具体包括:建立坐标系使Y轴指向卫星位置,太阳直射方向位于XY平面内,X轴与直射方向的夹角为锐角,Z轴垂直XY平面;月球晨昏线中,只有实线在卫星位置上能被观察到;以月球中心为原点建立空间直角坐标系,太阳光与X轴夹角为θ,月相角单线模式的过采样系数表示为

式中, 为过采样系数,ξ为一个像素对应的角宽度,Dmoon为月球直径,Ymoon为月球图像中月球沿卫星运动方向直径的像素长度,Ssm为卫星与月球距离;

其中,

式中,Yobs为沿卫星运动方向的所有月球剖面中最长割线的像素长度,κ(α,τ)是Ymoon和Yobs的转换关系,α为月相角,τ为卫星运动方向与月球自转轴的夹角;

其中,

式中,F为X方向的所有月球剖面中最长割线的像素长度,γ为卫星运动方向与Z轴夹角;

其中,F由晨昏线、月球边界以及卫星运动方向所在的直线方程通过赋值比较的近似求解方法获得, x2+z2=R2;

式中,b为卫星运动方向所在的直线方程在Z轴截距。

7.根据权利要求4所述的一种基于月相图形函数化拟合的过采样校正方法,其特征在于,步骤3中,采用多线模式获取过采样系数的步骤具体包括:建立坐标系使Y轴指向卫星位置,太阳直射方向位于XY平面内,X轴与直射方向的夹角为锐角,Z轴垂直XY平面;建立遥感器扫描坐标系,设μ轴沿扫描镜扫描方向,υ轴沿卫星运动方向;f(u)为u处垂直于μ轴的直线被月相所截线段的长度,γ为υ轴与Z轴的夹角;图像坐标系u′的坐标轴方向与u相同;

图像中的坐标系u′与实际坐标u呈线性关系,表示为:

u′=Bu+C,B为常数;

相同图像中的像素割线与实际割线呈正比关系,表示为:

f′(u′)=Af(u′)=Af(Bu+C);

通过多参数最小二乘拟合出的长度对应关系,表示为:

式中:υ′iobs为实际图像中提取的不同u′i位置的割线长度;

过采样校正系数定义为:

式中:fos为过采样系数,v′为实际图像中割线长度,θ为视角分辨率,f(x)为像素割线与实际割线的函数关系,A为像素割线与实际割线的比例,Ssm为卫星与月球距离;

通过三次样条插值把M×N大小的原图像放大为M×(n×N),加入放缩因子n后,过采样校正系数表示为

8.一种基于月相图形函数化拟合的过采样校正系统,其特征在于,包括:像素长度获取模块,用于根据对比度或边缘识别,提取预获取月球图像在卫星扫描方向与卫星运动方向的像素长度;

理论月相图形函数获取模块,用于根据星历计算卫星参数与月球参数;其中,卫星参数与月球参数分别为遥感器沿卫星运动方向的扫描速度与月球-卫星-太阳的相对位置;基于提取获得的像素长度计算月相角与轨道角,构建获得卫星视角的理论月相图形函数;

校正模块,用于通过函数拟合,确定预获取月球图像与理论月相图形函数的转化系数,获得过采样系数;基于所述过采样系数修正由于卫星观测月球图像的时间序列重组造成的月球形状拉伸,实现过采样校正。

9.根据权利要求8所述的一种基于月相图形函数化拟合的过采样校正系统,其特征在于,理论月相图形函数获取模块中,所述月相角为卫星-月球-太阳的夹角,所述轨道角为沿卫星运动方向的扫描速度与卫星-月球-太阳平面法向量的夹角。

10.根据权利要求8所述的一种基于月相图形函数化拟合的过采样校正系统,其特征在于,校正模块,所述通过函数拟合,确定预获取月球图像与理论月相图形函数的转化系数,获得过采样系数时,采用单线和多线模式获取过采样系数;拟合算法采用的是最小二乘法。