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1、中国专利奖申报书(发明)专 利 号: ZL 2015 1 0202901.3 专利名称: 一种基于靶标控制点的卫星 CCD 阵列 影像几何检校方法申报单位: 自然资源部国土卫星遥感应用中心 推荐单位: 自然资源部 二一九年 5 月 10 日国家知识产权局制一、申报项目基本信息一、申报项目基本信息专专利号利号ZL 2015 1 0202901.3专专利名称利名称一种基于靶标控制点的卫星 CCD 阵列影像几何检校方法专专利利权权人人国家测绘地理信息局卫星测绘应用中心发发明人明人唐新明;祝小勇;付兴科;高小明;唐洪钊;周平IPC 主分主分类类号号1G01C25/00(2006.01)I通通讯讯地址地
2、址/邮编邮编北京市海淀区紫竹院百胜村 1 号100048联联系人系人 1祝小勇手机手机13426314326办办公公电话电话010-68412289电电子子邮邮箱箱联联系人系人 2唐新明手机手机13426314326办办公公电话电话010-68412138电电子子邮邮箱箱推荐推荐单单位位自然资源部1 IPC 主分类号可通过国家知识产权局网站查询。二、专利质量评价材料二、专利质量评价材料评评价价“三性三性”和和“文本文本质质量量”,说说明参明参评专评专利利质质量的量的优优秀程度秀程度(一)新(一)新颖颖性和性和创创造性造性:列出若干个申请日之前最接近的技术,简要介绍其技术方案;并详细说明未对参评
3、专利的新颖性和创造性构成实质性影响。卫星影像的几何精度是后续应用的重要基础,几何精度直接代表影像地物信息的位置准确性。如果卫星影像的几何精度较低或一致性较差,在后续影像处理的时候需要大量的控制点进行纠正,因此需要大量的人力、物力和财力,进而会导致影像使用效率降低。在资源三号卫星发射前,国产卫星影像的无控制点定位精度普遍在百米以上,而国外卫星的定位精度多数仅在几十米量级;即使存在足够控制点的条件下,国外卫星影像正射纠正的精度约为 1 个像元,而国产卫星影像正射纠正的精度为 3-4 像元。因此,需要开展高精度的几何检校提升影像产品几何定位精度。卫星在轨运行时,由于外界空间环境的变化,会导致载荷空间
4、几何状态偏离发射前的地面标定值,造成影像几何定位的偏差。在轨几何标定首先是在卫星光学影像的严密几何模型中引入偏置矩阵,补偿由于载荷安装偏差、姿轨偏差引起的几何定位误差,再建立准确的包含物理意义的畸变标定模型,并求解畸变参数,具有较强的针对性和较高的应用效率。为了尽可能正确地解求各个畸变参数,要求具备一定数量的具有精确坐标的地面控制点。本专利首次提出利用地面布设的靶标作为高精度控制点,开展相机畸变标定,大幅度提高卫星影像内部相对精度,处理后影像内部相对精度优于 0.2 像元,达到国内外先进水平。(二)(二)实实用性用性:结合实施情况,说明参评专利的技术方案能够制造或使用,并已产生了积极的效果。本
5、专利提供一种基于靶标控制点的卫星 CCD 阵列影像几何检校方法,实现了卫星在轨运行时相机内部变化的准确描述,使影像内部各探元的相对几何关系排列准确,提升了影像几何精度,降低了后续控制点数量的需求,以便于后续几何处理应用。本专利采用的技术方案包括以下步骤:1,基于靶标特性信息,提取得到靶标中心点的精确位置,作为靶标控制点坐标信息;2,利用得到的靶标控制点坐标信息计算得到偏置矩阵;3,将得到的偏置矩阵引入严密成像几何模型,利用靶标控制点坐标信息求解相机畸变参数完成卫星 CCD 阵列几何检校。基于该技术方案 ,研制了相应的在轨检校处理软件,直接应用于资源三号 01 星/资源三号 02 星每年开展的业
6、务化检校工作,保障了卫星影像的几何质量,促进了国产卫星影像的后续业务化处理应用。(三)文本(三)文本质质量量:请详细说明:1.说明书已清楚、完整地公开发明的内容,并使所属技术领域的技术人员能够理解和实施。本专利属于摄影测量与测绘技术领域,涉及一种基于靶标控制点的卫星 CCD 阵列影像几何检校方法。本专利的说明书描述了技术方案和流程,基于此方法能够开展几何检校,能够很好地消除卫星成像中外姿态测量设备、相机设备的系统性安装误差,精确计算出相机内部包含物理意义的畸变误差参数,提高影像系统定位和内部几何精度,提升卫星影像的几何质量。2.权利要求书清楚、简要。权力要求以附件专利书内容为准。3.权利要求以
7、说明书为依据,保护范围合理。保护范围以附件专利书内容为准。三、技术先进性评价材料三、技术先进性评价材料(一)技(一)技术术原原创创性及重要性:性及重要性:结合技术要点,说明参评专利属于基础型的专利或改进型专利,并解释是否解决了本领域关键性、共性的技术难题。本专利属于基础型的原创专利,解决了国产卫星高分辨率光学载荷的高精度在轨几何检校问题,保障了卫星影像产品的几何质量,促进了国产卫星影像后续处理应用。卫星在轨运行时,由于外界空间环境的变化,会导致载荷空间几何状态偏离发射前的地面标定值,造成影像几何定位的偏差。没有开展系统几何检校时,国产卫星影像的无控制点定位精度普遍在百米以上,而国外卫星的定位精
8、度多数仅在几十米量级;即使存在足够控制点的条件下,国外卫星影像正射纠正的精度优于 1 个像元,而国产卫星影像正射纠正的精度为 3-4 像元。本专利提出利用地面布设的靶标作为高精度控制点,开展相机畸变标定,大幅度提高卫星影像内部相对精度,处理后影像内部相对精度优于 0.2 像元。(二)技(二)技术优势术优势: :对比若干个当前(参加评奖时)的同类技术,详细说明参评专利在提高效率、降低成本、节能减排、改善性能、提升品质等方面的技术优势和不足。结合实施情况,相对于公开的技术方案,说明参评专利技术实施效果的确定性。本专利技术的应用,使卫星影像后续应用处理对高精度控制点的要求降低,使卫星影像产品后续应用
9、处理的人力、物力的成本大幅度降低。应用本专利技术后,处理国产卫星影像控制点需求由原来几十个降低为三四个控制点,极大的提高了卫星影像处理效率。(三)技(三)技术术通用性:通用性:1.介绍参评专利目前已应用的领域和范围;2.说明该专利技术还可以应用的其他领域和范围。本专利技术应用,不但解决了资源三号 01 星、02 星等国产三线阵立体测图卫星的在轨几何检校问题,同时也可用于解决后续高分辨率立体测图卫星如高分七号的在轨几何检校问题。四、运用及保护措施和成效评价材料(一)四、运用及保护措施和成效评价材料(一)(一)(一)专专利运用:利运用:说明专利权人为促进专利价值实现,在加快专利的有效实施、与企业研
10、发和营销的有机相结合、提升市场竞争力等方面所采取的运用措施及成效,包括但不仅限于自行实施(生产)、许可、出资、融资等情况。专利权人为促进专利价值实现,于 2015 年成立技术研发团队,研发出了高分辨率光学卫星影像几何检校与定位分析软件,直接应用于资源三号 01 星/资源三号 02 星每年开展的业务化检校工作。(二)(二)专专利保利保护护: :说明专利权人为获得市场竞争优势,在专利保护方面所采取的措施及成效,包括但不仅限于:专利维权、国际申请、系列专利申请等情况。无。(三)制度建(三)制度建设设及条件保障和及条件保障和执执行情况行情况:详细说明专利权人在与专利运用及保护有关的制度建设情况,条件保
11、障措施和执行情况,以及知识产权标准化建设情况等。无。以上材料 3000 字以内。运用及保护措施和成效评价材料(二)运用及保护措施和成效评价材料(二)(四)(四)经济经济效益效益自行自行实实施情况施情况时 间项 目实施日至 2018 年底2017 年初至 2018 年底产量00新增销售额(万元)新增利润(万元)新增出口额(万元)经济效益说明(或列表):(500 字以内)专专利利许许可情况可情况(可加行)被许可单位许可金额(万元)至 2018 年底许可收入(万元)许可种类2是否进行许可合同备案暂无0000合计(万元)2 许可种类填写独占许可、排他许可、普通许可等。专专利出利出资资情况情况(可加行)
12、单位名称出资金额(万元)暂无0合计(万元)专专利融利融资资情况情况(可加行)单位名称融资金额(万元)暂无0合计(万元)五、社会效益及发展前景评价材料五、社会效益及发展前景评价材料(一)社会效益状况(一)社会效益状况:详细说明参评项目对促进技术进步、提高科学管理水平、保护自然资源与生态环境、消除公害污染、安全生产、改善劳动条件、医疗保健、保障国家和公共安全、提高人民物质文化生活水平、引领消费习惯等方面所起的作用。如能采取定量方法说明的均需有具体数字。该专利技术的应用,提升了国产卫星影像几何质量,促进实现了国产卫星从难以测图到立体测图的转变。社会效益主要体现在:国产卫星影像数据,全球高精度数据的获
13、取,可以切实改变目前我国在全球以及一带一路沿线区域地理信息的获取和利用方面存在的区域局限性状况,为我国外交决策、外援基础建设、多边合作、外贸等工作,提供精确可靠的地理信息和服务。同时可加强地理空间信息领域的国际合作,利用好国内外两种信息资源和两个市场,不断提高我国地理空间信息应用的经济社会效益。改善国家形象,加强我国在国际空间合作的地位。卫星影像数据成果为行政决策提供重要的技术支撑,专利技术的应用节约了人工测绘和调研的经济成本,为我国节约政府开支。(二)行(二)行业业影响力状况影响力状况:详细说明参评项目实施对行业发展及技术趋势的影响。国产卫星遥感行业,随着卫星影像产品质量尤其本专利应用方面的几何质量的提升,国产卫星应用系统如资源三号已实现规模化、业务化生产,每天处理数据量数千GB,引起全行业及国际社会的广泛关注,产品已分发推广到澳大利亚、德国等 30 个国家和地区。本专利是卫星测绘技术体系的核心环节,打破了国外对我国的技术封锁,促使了我国自主航天测绘的发展。(三)政策适(三)政策适应应性性:详细说明参评项目属于国家政策明确鼓励、支持的,还是限制、禁止类别,或无明确导向,并具体说明原因。该项目符合属于国家政策明确鼓励、支持的项目。六、获奖情况六、获奖情况获奖获奖情况情况:简要列出参评专利何时何地获何种等级的奖励及其颁奖单位等情况(500 字以内)。暂无。
限制150内