随着高光谱遥感技术的成熟与发展,该成像技术已经广泛应用于气象和环境监测、农作物长势和土壤侵蚀分析、矿物资源探测、军事侦察与服务等各个方面。机载遥感又称航空遥感,是指利用飞机、飞艇等航空工具作为运载手段的遥感技术。机载遥感图像的成像质量是阻碍该技术发展的重要问题,导致这一问题的因素主要有以下四个方面:(1)载体飞行速度和高度;(2)成像仪的拍摄角度;(3)载体姿态的变化;(4)环境因素,包括光线变化和环境干扰等。这些干扰因素可能会导致图像具有几何变化大、重叠区域小、相似特征多等特点。本系统采用低精度稳像平台结合高精度位姿测量的方法以提高图像质量。其中,低精度稳像平台保证采集的图像数据变形不会太大,高精度位姿测量则用于事后纠正图像数据的变形。通常,机载扫描图像的姿态校正大都以位置姿态系统与成像系统之间为刚性连接为基础。而本系统成像功能安装在小型稳像平台上,位置姿态系统安装在运载工具上,两者属于非刚性连接。该稳像平台为主动姿态调节系统,稳定范围有限,超限后会主动复位,相对运动情况更加复杂。本系统上述特点使得在图像姿态校正过程中存在更多的干扰特征,对图像姿态校正带来极大的困难。从以上方面可以看出,图像姿态校正技术的应用前景十分广阔,并具有新的挑战性和丰富的研究价值。本文针对带稳像平台的机载高光谱成像仪,研究了该成像仪的几何定标、位姿数据预处理和几何校正等问题,并实现了图像的姿态校正软件系统。主要工作如下:(1)简要介绍图像采集系统的重要部分,包括成像系统、稳像平台系统、位姿数据测量系统。(2)针对多视场高光谱成像仪的结构特点和高精度的几何定标需求,利用全色光源、反光镜、反光镜旋转平台、平行光管、计算机等其他实验仪器创建了一种新的几何定标方法。几何定标的结果表明,成像仪的像元误差达到亚像素精度,符合应用要求。(3)姿态校正是利用位姿数据对图像数据进行姿态的几何校正,正确的姿态校正需要位姿数据与图像数据同步,系统有可能存在同步的偏差,本文提出多种方法消除该偏差。经过筛选,可获得处理效果最好的高光谱图像数据,并保存参数,用于以后相关的数据处理。(4)讨论了基于配准处理后的位姿数据的几何校正算法,包括外方位元素的计算、空间坐标转换、重采样等。其中重采样采用了新的局部距离倒数算法,并使用多线程工具OpenMP加快图像处理速度。经过校正后的图像效果良好。(5)本文详述了机载扫描图像姿态校正软件系统的框架设计和详细设计,并实现了该软件系统。