ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 1. С. 203-214

Калибровка съемочной аппаратуры космического аппарата «Канопус-В» в процессе его эксплуатации

А.И. Васильев1 
1 ЗАО "СТТ груп", Москва, Россия
В статье рассматривается задача калибровки параметров съемочной аппаратуры космического аппарата (КА) «Канопус-В». Характерными особенностями этой аппаратуры являются: 1) наличие нескольких полей зрения – в фокальной плоскости находится 6 непересекающихся ПЗС-матриц; 2) существенно узкоугольная оптическая схема – угол зрения менее 3°. В работе показано, что традиционный подход на основе минимизации ошибки перепроецирования не применим к калибровке параметров этой камеры, поскольку приводит к значительным ошибкам в определении положения микрокадров (формируется каждой ПЗС-матрицей) – более 1000 пикселей. Учет показаний навигационных датчиков и результатов предполетной калибровки позволяет определить положения микрокадров с точностью не хуже 15 пикселей (3σ).
В статье приведено восстановление параметров камеры на основе опорных точек на заданный район местности (г. Пятигорск). Восстановленная модель камеры использовалась для построение фотосхемы на основе технологии обработки данных кадровой аэрофотосъемки. Применяемая технология обработки включает несколько ключевых этапов: 1) формирование единых кадров на основе микрокадров и их известных положений относительно главной точки снимка; 2) поиск связующих точек между едиными кадрами; 3) аэрофототриангуляция; 4) трансформирование единых кадров и сшивка. Приведенная технология применялась для построения фотосхемы по данным с КА «Канопус-В» в окрестности г. Мемфис. На результирующей фотосхеме наблюдались линии разрывов (СКО разрывов ~7пикс.). Разрывы обуславливаются низкой точностью калибровки параметров камеры, в частности, точность положений микрокадров относительно главной точки снимка ~5 пикселей (1σ).
С целью построения без разрывных фотосхем в работе предлагается рассматривать сложную оптическую систему с 6 полями зрения в виде 6 независимых кадровых камер. На основе предлагаемого модифицированного подхода удалось сформировать фотосхему без линий разрывов (СКО ошибки перепроецирования на связующих точках ~1 пикселя).
Ключевые слова: космический аппарат «Канопус-В», калибровка, узкоугольная камера, несколько полей зрения
Полный текст

Список литературы:

  1. Боярчук К.А., Волков С.Н., Горбунов А.В. и др. Космический комплекс оперативного мониторинга техногенных и природных чрезвычайных ситуаций «Канопус-В» с космическим аппаратом «Канопус-В» №1. М.: ФГУП «НПП ВНИИЭМ», 2011. 110 с.
  2. Васильев А.И., Крылов А.В., Вахонин А.В. Применение графических процессоров NVIDIA в задачах фотограмметрической обработки результатов ДЗЗ. // Сборник материалов Юбилейной конференции, посвященной 50-летию полета в космос Ю.А.Гагарина, 20-21 апреля 2011г., Москва, ОАО "НИИ ТП", C. 114-117.
  3. Владимиров А.В., Салихов Р.С., Сеник Н.А., Золотой С.А. Космическая система оперативного мониторинга техногенных и природных чрезвычайных ситуаций на базе КК «Канопус-В» и белорусского космического аппарата. // Вопросы электромеханики. 2008. №105(1). С. 49‒57.
  4. Кравцова Е.В., Некрасов В.В. Технология обработки в ЦФС Photomod снимков перспективного КА «Канопус-В». // Геопрофи. 2011. № 5. С. 49‒52.
  5. Некрасов В.В. Технология обработки снимков КА «Канопус-В» и БКА в картографических целях. // Сборник статей по итогам торжественного заседания посвященного 200-летию Российской военной топографической службы. Москва, 2012. C. 87-91.
  6. Grodecki J. IKONOS stereo feature extraction—RPC approach. // Proceedings of ASPRS 2001 Conference, 23–27 April, St. Louis, Missouri (American Society for Photogrammetry and Remote Sensing, Bethesda, Maryland). CD ROM.
  7. Hartley R., Zisserman A. Multiple View Geometry in computer vision. Cambridge University Press. ISBN 0-521-54051-8, 2003.
  8. Strobl K.H., Sepp W., Hirzinger G. On the Issue of Camera Calibration with Narrow Angular Field of View // IROS, 2009, P. 309-315.