光学遥感测绘卫星可获取全球范围内的立体影像,遥感传感器的严格成像模型和精确几何参数为实现地面静态目标精确定位、全球高精度测图、武器精确制导等重要应用提供了基础数据支撑。遥感传感器在轨几何定标是实现卫星精确定位的关键环节。目前,实施在轨几何定标任务通常需要大量的人工辅助作业,定标流程的自动处理能力和自动化程度较低,几何定标精度也有待进一步提升。随着在轨运行遥感卫星数量不断增加和卫星影像空间分辨率的不断提升,在轨几何定标的自动处理和精度提升已成为迫切需求。本文围绕遥感传感器在轨几何定标及其自动处理的关键技术,以数字定标场和反射点源靶标为研究对象,以基于数字定标场的在轨几何定标、点源靶标影像的自动与智能识别和高精度量测、控制网结构优化与几何定标精度提升等为主要内容开展研究,探索遥感传感器在轨几何定标与自动处理的实践方法,为国产高分辨率遥感传感器的自动化、智能化在轨几何定标提供基本依据和参考。论文的主要研究内容和创新点如下:1、分析了航天线阵传感器推扫成像的特点,推导了卫星传感器的严格成像模型和几何定标模型,结合实际卫星姿轨数据分析了几何定标模型中参数变化规律、参数相关等问题,说明了不同几何定标参数解算策略的适用范围。比较分析了传统人工靶标、自然和人工地物、数字定标场、新型反射点源靶标等不同类型几何定标设施的优缺点,讨论了不同类型靶标在几何定标自动处理过程中的优缺点。2、针对高精度航空DOM与低分辨率卫星影像配准困难的问题,提出了适用于大差异异源遥感影像的多级影像自动几何配准算法,为基于数字定标场的几何定标流程的自动处理提供技术支撑。针对航空DOM影像与航天遥感影像之间较大的几何与辐射信息差异,结合基于特征和基于灰度的影像配准方法提出了一种多级影像配准方法,分三阶段实现影像之间的配准,避免直接使用原始影像,降低了自动几何配准的难度。利用分辨率差异在1至50倍之间多组异源遥感影像检验了配准算法,成功实现了影像间自动几何配准,且配准精度达到子像素级。基于影像配准算法自动获取了密集控制点,完成了卫星传感器的几何定标工作。3、针对传统控制点人工选点方法自动化程度较低的问题,提出了基于影像特征的点源靶标像控点自动识别方法。首先探讨了反射点源靶标的布设、自动寻星、光路对准等成像方法原理,并分析了点源靶标影像的特征。基于点源靶标影像特征,提出了点源靶标像控点的自动识别方法,利用先验知识和影像特征参数可准确识别点源靶标影像。针对点源靶标像控点自动识别方法需要先验信息、速度较慢等问题,提出了基于模拟数据集的点源靶标像控点的快速智能识别方法。在缺乏训练样本的情况下生成模拟数据集,利用模拟数据集训练的神经网络模型可准确、快速的识别真实点源靶标影像,且模型不依赖于先验信息,具有较强的适用性。采用多种方法计算识别后的点源靶标影像质心位置,验证了点源靶标影像具有较高的相对像方量测精度。4、研究了不同靶标作为控制点用于航天和航空遥感传感器几何定标时,控制点像方误差、数量、控制网结构等对几何定标和定位精度的影响。首先根据图像退化原理生成了模拟点源靶标影像并计算了其像方量测精度,然后利用实际数据生成了用于验证几何定标精度的卫星和航空模拟数据。利用具有不同像方误差的控制点对卫星影像模拟数据进行几何定标,求解定标参数并检验定标后检查点的定位精度,发现传统的人工靶标对外、内方位元素的解算均会产生较大影响,定标和利用定标后参数得到的检查点定位精度差于反射点源。实验还证明合理分布的少量反射点源靶标即可达到较密集的传统控制点可达到的几何定标精度。航空影像模拟数据的实验也验证了使用反射点源靶标进行几何定标可得到更高精度的定标参数和定位结果。