岳春宇 何紅艷 邢坤 周楠 曹世翔

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多譜段光學(xué)遙感探測器配準(zhǔn)誤差分析

岳春宇 何紅艷 邢坤 周楠 曹世翔

（北京空間機(jī)電研究所，北京100094）

多光譜相機(jī)獲取的同一目標(biāo)在不同譜段圖像中幾何位置不同，造成了多譜段圖像配準(zhǔn)誤差。而多譜段圖像譜段配準(zhǔn)問題是制約衛(wèi)星數(shù)據(jù)規(guī)?；c產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的重要因素之一。文章針對常見的同一光學(xué)系統(tǒng)多光譜成像模式，建立多譜段探測器配準(zhǔn)誤差模型，從空間相機(jī)設(shè)計(jì)角度考慮，僅考慮圖像之間的位置關(guān)系，分別分析延時(shí)成像及非延時(shí)成像時(shí)造成譜段配準(zhǔn)誤差的因素，以及各因素對多譜段圖像配準(zhǔn)的影響。多譜段圖像配準(zhǔn)誤差無延時(shí)成像時(shí)與各譜段像主點(diǎn)觀測精度有關(guān)，延時(shí)成像時(shí)像主點(diǎn)位置觀測精度和姿態(tài)指向精度影響較大，衛(wèi)星速度觀測精度影響較小。最后根據(jù)地面圖像處理配準(zhǔn)誤差要求，仿真分析得出各引起配準(zhǔn)誤差因素的指標(biāo)要求，可以為多光譜遙感器的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供參考。

譜段配準(zhǔn) 配準(zhǔn)誤差 多譜段相機(jī) 光學(xué)遙感

0 引言

光學(xué)遙感觀測技術(shù)需要多譜段對同一目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行觀測，通過比較分析同一區(qū)域內(nèi)波譜特性差異對遙感圖像判讀解譯，提取信息。由于光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、探測器器件等原因，各譜段探測器在焦平面裝配時(shí)指向角不同，所以星載光學(xué)遙感器直接獲取的原始多譜段圖像各譜段間存在明顯的位置差異，進(jìn)而造成配準(zhǔn)誤差[1-2]。遙感成像后，地面預(yù)處理需要校正這種配準(zhǔn)誤差獲得亞像元配準(zhǔn)精度的多光譜影像標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品[3]。所以多譜段圖像譜段配準(zhǔn)問題是制約國產(chǎn)資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)規(guī)?；c產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的重要因素之一[4]。

目前多譜段圖像配準(zhǔn)主要通過地面圖像處理來實(shí)現(xiàn)[5-8]，僅考慮圖像之間的位置關(guān)系；在相機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)也需要考慮各譜段探測器間的幾何位置關(guān)系來滿足譜段配準(zhǔn)的要求[9-10]。本文從空間相機(jī)設(shè)計(jì)出發(fā)，不考慮地面處理方法，建立同一光學(xué)系統(tǒng)多譜段探測器配準(zhǔn)誤差模型，分析造成譜段配準(zhǔn)誤差的因素以及各因素對多譜段圖像配準(zhǔn)的影響，并根據(jù)地面圖像處理配準(zhǔn)誤差要求仿真分析得出各引起配準(zhǔn)誤差因素的指標(biāo)要求，可以為多光譜遙感器的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供參考。

1 多譜段探測器配準(zhǔn)誤差模型

同一光學(xué)系統(tǒng)多譜段探測器僅在焦面位置不同，且成像時(shí)間間隔較短，所以譜段間成像幾何差異可以退化到遙感平臺(tái)本體坐標(biāo)系與圖像坐標(biāo)系統(tǒng)一構(gòu)成的物方輔助空間坐標(biāo)系下討論。

（2）

（4）

在同一光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)，兩譜段攝影主距一致，外方位角元素中的偏航角一般也相同，所以影響譜段間配準(zhǔn)的因素為外方位線元素、外方位角元素和內(nèi)方位元素。

1.1 無延時(shí)成像系統(tǒng)

在同一光學(xué)系統(tǒng)中，當(dāng)多譜段圖像同時(shí)成像時(shí)，圖像位置差異僅與兩譜段探測器內(nèi)方位元素中的像主點(diǎn)位置有關(guān)，即探測器在焦面的位置，配準(zhǔn)誤差為兩譜段圖像的像主點(diǎn)位置觀測誤差。根據(jù)探元尺寸合理設(shè)計(jì)多譜段探測器在焦面的位置可以減小多譜段圖像相位間的差異，在空間頻率意義上提高配準(zhǔn)精度。

1.2 延時(shí)成像系統(tǒng)

當(dāng)兩譜段圖像不同時(shí)成像時(shí)，先后成像的兩譜段圖像外方位元素之間的關(guān)系可以表示為：

（8）

（10）

式（9）中各誤差的誤差傳播系數(shù)為：

（12）

（13）

（15）

（16）

（18）

（19）

一般衛(wèi)星的姿態(tài)穩(wěn)定度為10–4量級，為5′10–4左右，而譜段間成像延時(shí)也較小，一般不會(huì)超過1s，所以sin()是個(gè)無窮小量，此時(shí)式（9）可以寫為式（21）。

（21）

在同一光學(xué)系統(tǒng)中，當(dāng)多譜段圖像不同時(shí)成像時(shí)，圖像配準(zhǔn)設(shè)計(jì)位置差異與兩譜段探測器成像時(shí)內(nèi)外方位元素的不同有關(guān)，而配準(zhǔn)誤差與內(nèi)方位元素、衛(wèi)星速度和姿態(tài)穩(wěn)定度的觀測精度有關(guān)。由式（21）可知，提高衛(wèi)星姿態(tài)、軌道以及內(nèi)方位元素的觀測精度可以控制多譜段圖像的配準(zhǔn)誤差。

2 配準(zhǔn)誤差仿真分析

2.1 指標(biāo)仿真分析

譜段配準(zhǔn)精度是評價(jià)多譜段圖像品質(zhì)的重要指標(biāo)[11]。國外高分辨率對地觀測衛(wèi)星，如SPOT5、ALOS、RapidEye等經(jīng)過地面處理后一般譜段配準(zhǔn)精度優(yōu)于0.2像元[12-14]。多譜段探測器件設(shè)計(jì)時(shí)要論證對地面圖像處理的影響，一般設(shè)計(jì)指標(biāo)要求與地面處理精度數(shù)量級一致。一般要求設(shè)計(jì)時(shí)按式（21）計(jì)算得到的多譜段設(shè)計(jì)位置差異小于0.3個(gè)像元，此處像元應(yīng)理解為相位的差異，一個(gè)像元大小在空間頻率域表示為一個(gè)相位。

對于1.1中的無延時(shí)成像系統(tǒng)，要求設(shè)計(jì)時(shí)多譜段探測器在焦面的位置相差、，或者、，其中n、n為自然數(shù)，size為像元尺寸，此時(shí)在無誤差時(shí)直接通過平移兩譜段圖像可實(shí)現(xiàn)0.3個(gè)像元的設(shè)計(jì)配準(zhǔn)位置差異。多譜段配準(zhǔn)中像主點(diǎn)位置差異是固定的，內(nèi)方位元素觀測精度是配準(zhǔn)誤差的主要來源。像元尺寸一般不超過10mm，所以應(yīng)提高內(nèi)方位元素觀測精度為優(yōu)于1mm，則多譜段圖像配準(zhǔn)誤差不到0.2個(gè)像元。

對于1.2中的延時(shí)成像系統(tǒng)，根據(jù)一般遙感器設(shè)計(jì)參數(shù)可知，、為100量級，為103量級，為104量級，為105量級，此時(shí)式（21）中內(nèi)外方位元素不同引起的多譜段圖像配準(zhǔn)設(shè)計(jì)位置差異數(shù)量級為

該部分產(chǎn)生的配準(zhǔn)誤差分析方法與無延時(shí)成像系統(tǒng)相同，探測器設(shè)計(jì)時(shí)主要與像元尺寸大小配合考慮。

式（21）中的誤差傳播系數(shù)矩陣的數(shù)量級為：

由式（23）可以發(fā)現(xiàn)，姿態(tài)穩(wěn)定度和內(nèi)方位元素觀測誤差的誤差傳播系數(shù)最大，衛(wèi)星速度沿軌和垂軌分量的誤差傳播系數(shù)大于垂直分量的誤差傳播系數(shù)。一般探測器尺寸為1~10mm，要達(dá)到0.2個(gè)像元的配準(zhǔn)精度，則根據(jù)誤差傳播定律，多譜段配準(zhǔn)誤差應(yīng)滿足：

（24）

這要求衛(wèi)星速度的觀測精度優(yōu)于1′10–3m/s，姿態(tài)穩(wěn)定度優(yōu)于1′10–4（°）/s，內(nèi)方位元素的觀測精度優(yōu)于1mm，此時(shí)多譜段圖像配準(zhǔn)誤差在0.1個(gè)像元之內(nèi)，滿足0.2個(gè)像元的配準(zhǔn)精度要求。

2.2 仿真實(shí)驗(yàn)

本文暫時(shí)不考慮光學(xué)系統(tǒng)畸變對多譜段圖像配準(zhǔn)誤差的影響。仿真計(jì)算參數(shù)見表1。

表1 仿真計(jì)算參數(shù)

Tab.1 Simulation parameters

在表1情況下，對于1.1中的無延時(shí)成像系統(tǒng)，兩譜段設(shè)計(jì)位置差異為

配準(zhǔn)誤差即等于內(nèi)方位元素觀測精度50mm。此時(shí)兩幅圖像設(shè)計(jì)位置差異在和方向分別為0.001′106?7=142.9個(gè)像元和0.04′106?7=5714.3個(gè)像元，方向除了整相位以外，取最小相差1-0.9=0.1個(gè)相位，方向除了整相位外，相差0.3個(gè)相位，均滿足0.3個(gè)像元的設(shè)計(jì)位置差異要求。配準(zhǔn)誤差Δ為50?7=7.1個(gè)像元，根據(jù)2.1中分析取內(nèi)方位元素觀測精度為1mm，則配準(zhǔn)誤差為1?7=0.1個(gè)像元，滿足0.2個(gè)像元的配準(zhǔn)誤差要求。

表2 多譜段配準(zhǔn)誤差傳播系數(shù)

Tab.2 Registration error propagation coefficients of multispectrum

從表2可以得出，不同地面點(diǎn)在多譜段中成像的配準(zhǔn)誤差傳播系數(shù)與2.1中分析結(jié)果一致，同一光學(xué)系統(tǒng)中多譜段探測器配準(zhǔn)誤差主要與衛(wèi)星平臺(tái)姿態(tài)穩(wěn)定度和內(nèi)方位元素觀測精度有關(guān)。平臺(tái)軌道速度觀測精度一般在0.1cm/s[15]，所以取誤差Δ=Δ=Δ=0.001m/s。平臺(tái)姿態(tài)穩(wěn)定度的觀測精度以指向精度來表示，一般為10–3量級，所以=0.001°[16]。根據(jù)式（9）可以計(jì)算表2中5個(gè)點(diǎn)的多譜段圖像設(shè)計(jì)位置差異及配準(zhǔn)誤差結(jié)果，見表3。

表3 多譜段位置差異

Tab.3 Registration differences of multispectrum

由表3中結(jié)果可知，在表1仿真條件下，譜段間設(shè)計(jì)位置差異在物方坐標(biāo)不同時(shí)不同，而配準(zhǔn)誤差由于誤差傳播系數(shù)不變，所以變化不大。理論計(jì)算結(jié)果通過平移圖像最終可以轉(zhuǎn)換成一個(gè)相位之內(nèi)的差異，表三中兩譜段設(shè)計(jì)位置差異沒有完全符合小于0.3個(gè)像元，此時(shí)通過修改兩譜段探測器位置，令，就可以實(shí)現(xiàn)小于0.3個(gè)像元的設(shè)計(jì)要求。要保證配準(zhǔn)誤差在0.2個(gè)像元之內(nèi)，探測器位置固定的情況下要使姿態(tài)指向精度盡量高，在表1情況下，根據(jù)2.1中的到的結(jié)論，令衛(wèi)星速度觀測精度為0.000 1m/s，姿態(tài)穩(wěn)定度為0.000 01（°）/s，內(nèi)方位元素觀測精度為0.1mm，則配準(zhǔn)誤差為0.12個(gè)像元，滿足0.2個(gè)像元的配準(zhǔn)精度要求。

3 結(jié)束語

本文從同一光學(xué)系統(tǒng)多譜段探測器配準(zhǔn)誤差模型出發(fā)，在不考慮地面處理的情況下分析造成譜段配準(zhǔn)誤差的因素，得出下述結(jié)論：

1）為了提高多譜段探測器配準(zhǔn)精度，不同譜段探測器設(shè)計(jì)位置差異應(yīng)小于0.3個(gè)相位，減小圖像空間重采樣信息損失；

2）無延時(shí)成像系統(tǒng)多譜段圖像配準(zhǔn)誤差與兩譜段探測器內(nèi)方位元素中的像主點(diǎn)位置觀測精度有關(guān)；

3）延時(shí)成像系統(tǒng)多譜段圖像配準(zhǔn)誤差與內(nèi)方位元素、衛(wèi)星速度和姿態(tài)穩(wěn)定度的觀測精度有關(guān)，其中像主點(diǎn)位置觀測精度和姿態(tài)指向精度影響較大，衛(wèi)星速度觀測精度影響較?。?/p>

4）無延時(shí)成像系統(tǒng)多譜段圖像配準(zhǔn)誤差直接理論推導(dǎo)要達(dá)到0.2像元的國際先進(jìn)水平，當(dāng)像元尺寸小于10mm時(shí)，需要內(nèi)方位元素觀測精度優(yōu)于1mm；

5）延時(shí)成像系統(tǒng)多譜段圖像配準(zhǔn)誤差直接理論推導(dǎo)要達(dá)到0.2像元的國際先進(jìn)水平，當(dāng)像元尺寸小于10mm時(shí)，需要衛(wèi)星速度觀測精度優(yōu)于1′（°）/s，姿態(tài)指向精度優(yōu)于1′（°）/s，內(nèi)方位元素的觀測精度優(yōu)于1mm。

本文僅從同一光學(xué)系統(tǒng)多譜段探測器配準(zhǔn)理論計(jì)算出發(fā)，沒有考慮配準(zhǔn)算法以及地面圖像處理對配準(zhǔn)誤差的影響，僅對多譜段探測器設(shè)計(jì)幾何關(guān)系進(jìn)行仿真分析論證，后續(xù)研究應(yīng)在加入地面圖像處理對多譜段圖像配準(zhǔn)影響的修正。

(References)

[1] 郭悅, 楊樺. 多光譜CCD相機(jī)配準(zhǔn)的圖像校正[J]. 光學(xué)技術(shù), 2003, 29(2): 229-231. GUO Yue, YANG Hua. Image Rectification of Multi-spectral CCD Camera Registration[J]. Optical Technique, 2003, 29(2): 229-231. (in Chinese)

[2] 田上成, 張喬, 劉保成, 等. 基于傳感器幾何特性和圖像特征的影像配準(zhǔn)方法[J]. 航天返回與遙感, 2013, 34(5): 85-89. TIAN Shangcheng, ZHANG Qiao, LIU Baocheng, et al. A Improved Matching Method for Image Based on Sensor Geometric[J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2013, 34(5): 85-89. (in Chinese)

[3] 嚴(yán)明, 王智勇, 伍菲, 等. CCD幾何偏差模型的多波段遙感影像配準(zhǔn)[J]. 遙感學(xué)報(bào), 2012, 16(6): 1145-1156. YAN Ming, WANG Zhiyong, WU Fei, et al. Multi-spectral Image Registration Method Based on CCD Geometric Bias Model[J]. Journal of Remote Sensing, 2012, 16(6): 1145-1156. (in Chinese)

[4] 方洪賓, 劉順喜, 楊清華, 等. CBERS-02B星在軌測試數(shù)據(jù)國土資源應(yīng)用評價(jià)[J]. 國土資源遙感, 2009, 1: 34-47. FANG Hongbin, LIU Shunxi, YANG Qinghua, et al. An Application Evaluation of the CBERS-02B Satellite On-orbit Image Data for Land and Resources[J]. Remote Sensing for Land & Resources, 2009, 1: 34-47. (in Chinese)

[5] 陳正超, 羅文斐, 張浩, 等. 北京一號(hào)小衛(wèi)星多譜段圖像波段配準(zhǔn)和圖像變形評價(jià)[J]. 遙感學(xué)報(bào), 2006, 10(5):690-696.CHEN Zhengchao, LUO Wenfei, ZHANG Hao, et al. The Geometric Evaluation of Beijing-1 Microsatellite Multispectral Images[J]. Journal of Remote Sensing, 2006, 10(5): 690-696. (in Chinese)

[6] 王洪海, 陸書寧. 基于相位一致特征的CBERS-02B遙感圖像自動(dòng)配準(zhǔn)[J]. 遙感信息, 2009, 5: 47-52. WANG Honghai, LU Shuning. An Automatic Registration Method of CBERS-02B Remote Sensing Image Based on Phase Congruency Feature[J]. Remote Sensing Information, 2009, 5: 47-52. (in Chinese)

[7] 孫凡, 何志平, 戴方興, 等. 無人機(jī)多光譜成像儀圖像的校正及配準(zhǔn)算法研究[J]. 紅外技術(shù), 2006, 28(4): 187-191. SUN Fan, HE Zhiping, DAI Fangxing, et al. An Algorithm of Image Error Correction and Registration for Unmanned Aerial Vehicle Multi-spectral Imager[J]. Infrared Technology, 2006, 28(4): 187-191. (in Chinese)

[8] 王洪海, 徐建艷, 龍小祥. 一種衛(wèi)星多譜段圖像亞像元波段配準(zhǔn)精度自動(dòng)評價(jià)方法[J]. 航天返回與遙感, 2010, 31(3): 55-63. WANG Honghai, XU Jianyan, LONG Xiaoxiang. An Automated Evaluation Method of Sub-pixel Band-to-band Registration Accuracy for Satellite Multispectral Image[J]. Spacecraft Recovery & Remote Sensing, 2010, 31(3): 55-63. (in Chinese)

[9] 伏瑞敏, 徐彭梅. HY-1A衛(wèi)星四波段CCD相機(jī)焦面位置對配準(zhǔn)的影響[C]//中國空間科學(xué)學(xué)會(huì). 中國空間科學(xué)學(xué)會(huì)空間探測專業(yè)委員會(huì)第十七次學(xué)術(shù)會(huì)議論文集, 烏魯木齊, 2004: 147-151. FU Ruimin, XU Pengmei. Influences of 4 CCD Bands Focal Plane Location for Registration in HY-1A Satellite[C]//CSSR. Proceedings of 17thSpace Exploration Committee Conference, Wulumuqi, 2004: 147-151. (in Chinese)

[10] 伏瑞敏, 徐彭梅. 海洋一號(hào)衛(wèi)星四波段CCD相機(jī)真空環(huán)境下的焦面設(shè)置[C]//中國宇航學(xué)會(huì). 中國宇航學(xué)會(huì)飛行器總體專業(yè)委員會(huì)2004年學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集, 三亞, 2004: 871-874. FU Ruimin, XU Pengmei. The Focal Plane Design of HY-1 Satellite 4 CCD Bands in Vacuum[C]//CSA. Proceedings of 2004 Aircraft Overall Committee Conference, Sanya, 2004: 871-874. (in Chinese)

[11] 蔣永華, 張過, 唐新明, 等. 資源三號(hào)測繪衛(wèi)星多光譜影像高精度譜段配準(zhǔn)[J]. 測繪學(xué)報(bào), 2013, 42(6): 884-890. JIANG Yonghua, ZHANG Guo, TANG Xinming, et al. Research on the High Accuracy Band-to-band Registration Method of ZY-3 Multispectral Image[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 2013, 42(6): 884-890. (in Chinese)

[12] BOUILLON A, BRETON E, LUSSY F D. SPOT5 Geometric Image Quality[C]//Proceedings of 2003 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, Toulouse: IEEE, 2003, 1: 303-305. DOI: 10.1109/IGARSS.2003.1293757.

[13] TADONO T, SHIMADA M, HASHIMOTO T, et al. Results of Calibration and Validation of ALOS Optical Sensors , and Their Accuracy Assessments[C]//IGARSS 2007, IEEE International Geoscience & Remote Sensing Symposium, Barcelona, IEEE, 2007, 6(3): 3602-3605.

[14] BECKETT K, RAMPERSAD C, PUTIH R, et al. RapidEye Product Quality Assessment[C]//SPIE Proceedings7474: Sensors, Systems, and Next-Generation Satellites XIII, Berlin, SPIE, 2009: 1-10.

[15] 劉偉平, 郝金明, 李作虎. 由廣播星歷解算衛(wèi)星位置、速度及精度分析[J]. 大地測量與地球動(dòng)力學(xué), 2010, 30(2): 144-147. LIU Weiping, HAO Jinming, LI Zuohu. Solution Method and Accuracy Analysis of Satellite Position and Velocity from Broadcast Ephemeris[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics, 2010, 30(2): 144-147. (in Chinese)

[16] 張偉, 趙艷彬, 廖鶴, 等. 動(dòng)靜隔離、主從協(xié)同控制雙超衛(wèi)星平臺(tái)設(shè)計(jì)[J]. 上海航天, 2014, 31(5): 7-11. ZHANG Wei, ZHAO Yanbin, LIAO He, et al. Design of an Active-quiet Isolated and Master-slave Coordination Controlled Dual-super Satellite Platform[J]. Aerospace Shanghai, 2014, 31(5): 7-11. (in Chinese)

[17] 王新義, 高連義, 尹明, 等. 傳輸型立體測繪衛(wèi)星定位誤差分析與評估[J]. 測繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào), 2012, 29(6): 427-429. WANG Xinyi, GAO Lianyi, YIN Ming, et al. Analysis and Evaluation of Position Error of Transmission Stereo Mapping Satellite[J]. Journal of Geomaties Science and Technology, 2012, 29(6): 427-429. (in Chinese)

[18] 王任享, 王新義, 王建榮, 等. 嫦娥一號(hào)立體影像的攝影測量內(nèi)部精度估算[J]. 測繪科學(xué), 2008, 33(2): 5-6. WANG Renxiang, WANG Xinyi, WANG Jianrong, et al. The Interior Accuracy Estimation in the Photogrammetric Calculation of the Stereoscopic Imagery of the Chang’e-1[J]. Science of Surveying and Mapping, 2008, 33(2): 5-6. (in Chinese)

[19] 王新義, 張劍清, 胡燕, 等. 偏流角對衛(wèi)星三線陣CCD影像定位的影響分析[J]. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào)·信息科學(xué)版, 2013, 38(3): 283-286. WANG Xinyi, ZHANG Jianqing, HU Yan, et al. Analysis of Geopositioning of Satellite Three-line Array CCD Caused by Drift Angle[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2013, 38(3): 283-286. (in Chinese)

[20] 王任享, 胡莘, 王新義, 等. “天繪一號(hào)”衛(wèi)星工程建設(shè)與應(yīng)用[J]. 遙感學(xué)報(bào), 16(增刊): 2-5. WANG Renxiang, HU Xin, WANG Xinyi, et al. The Construction and Application of Mapping Satellite-1 Engineering[J]. Journal of Remote Sensing, 16(Suppl.): 2-5. (in Chinese)

[21] 王建榮, 王新義, 李晶, 等. 三線陣CCD攝影測量理論在月球探測中的應(yīng)用[J]. 測繪科學(xué), 2008, 33(6): 19-20. WANG Jianrong, WANG Xinyi, LI Jing, et al. The Application of Three-line Array CCD Photogrammetry Theory on the Lunar Exploration[J]. Science of Surveying and Mapping, 2008, 33(6): 19-20. (in Chinese)

（編輯：毛建杰）

Registration Error Analysis of Multispectral Optical Remote Sensing Detector

YUE Chunyu HE Hongyan XING Kun ZHOU Nan CAO Shixiang

（Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity, Beijing 100094, China）

Multispectral images of the same object acquired by remote sensing multispectral camera are different in geometric position, which leads to a registration error of multispectral images. Therefore, registration error of multispectral images is one of the key constraint on the scale production and industrialization application for Chinese satellites data. Accordingly, the error sources and their influences on registration of common multispectral camera with the same optical system are studied in this paper by the registration error model. In this paper, only the position between images in space camera designing is considered to analyze the non-time-lapse and time-lapse photogrammetry. Non-time-lapse photogrammetry error is caused by the principal point precision, while time-lapse photogrammetry error is mainly caused by principal point precision and attitude pointing precision and less by satellite velocity precision. At last, the error demand is obtained by emulation analysis of image registration error requirement, which can be the references for multispectral camera designing and application.

band-to-band registration; registration error; multispectral camera; optical remote sensing

P236

A

1009-8518(2017)02-0100-09

10.3969/j.issn.1009-8518.2017.02.013

2016-12-19

國家自然基金（41401410, 41401411）；高分對地觀測專項(xiàng)基金（GFZX040136）；國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃地球觀測與導(dǎo)航重點(diǎn)專項(xiàng)基金（2016YFB0500802)

岳春宇，男，1983年生，2012年獲武漢大學(xué)攝影測量與遙感專業(yè)博士學(xué)位，高級工程師，研究方向?yàn)樾l(wèi)星攝影測量、遙感圖像處理與應(yīng)用等。E-mail:ycy1893@163.com。