(57)【要約】像に対するより正確な地上位置情報を提供するために、地上位置情報を決定する際の衛星撮像時の誤差の種々の原因の悪影響を低減し、それにより画像を使用する種々のエンティティに対して情報をより役に立つものにする。撮像システムにより入手した画像の１つ以上の画素／サブ画素に関連する地上位置座標の決定は、参照画像を入手するステップと、地球の映像に関連する目標画像を入手するステップとを含み、目標画像は参照画像と重ならない。参照画像と関連する既知の位置情報は、目標画像に関連する位置情報を決定するために使用される。
2009509125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地球画像の位置情報を決定するための方法であって、
少なくとも１つの参照画像を入手するステップと、
地球上の映像と関連する少なくとも１つの目標画像を入手するステップであって、前記少なくとも１つの目標画像が、前記少なくとも１つの参照画像と重なっていないステップと、
前記少なくとも１つの参照画像に関連する既知の位置情報を使用して、前記少なくとも１つの目標画像に関連する位置情報を決定するステップと、を含む方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの参照画像が、少なくとも１つの地上フィーチャまたは少なくとも１つの天体オブジェクトと関連する請求項１に記載の地球上画像の位置情報を決定するための方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの目標画像が、少なくとも１つの天然の地上フィーチャ、少なくとも１つの人工の地上フィーチャまたは両方と関連する請求項１に記載の地球上画像の位置情報を決定するための方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの目標画像に関連する位置情報を決定する前記ステップが、
前記少なくとも１つの参照画像が撮像した少なくとも１つの天体オブジェクトまたは少なくとも１つの地上フィーチャの既知の位置情報を決定するステップと、
前記既知の位置情報および撮像システムの運動情報を使用して、前記少なくとも１つの目標画像に対する前記少なくとも１つの補償係数と関連する少なくとも１つの補償係数および少なくとも１つの誤差測定を決定するステップと、
前記少なくとも１つの誤差測定の大きさが所定の誤差限界より小さい場合に、前記少なくとも１つの補償係数を使用して、前記少なくとも１つの目標画像と関連する位置情報を決定するステップと、を含む方法。
【請求項５】
前記所定の誤差の限界が、撮像システムに関連する少なくとも１つの姿勢、位置および歪み測定情報と関連する請求項４に記載の地球上画像の位置情報を決定するための方法。
【請求項６】
撮像システムから入手した地球上画像の位置情報を決定するための方法であって、
少なくとも１つの参照画像を入手するステップと、
地球上の映像と関連する少なくとも１つの目標画像を入手するステップであって、前記少なくとも１つの目標画像が、前記少なくとも１つの参照画像と重なっていないステップと、
既知の地球位置情報を有する前記少なくとも１つの参照画像内の少なくとも第１の地上点を特定するステップと、
前記撮像システムに関連する少なくとも１つの位置、姿勢および歪み情報を使用して、前記少なくとも１つの参照画像内の前記第１の地上点の予測位置を決定するステップと、
前記予測位置情報と前記第１の地上点の前記既知の位置情報との比較に基づいて、少なくとも１つの補償係数を計算するステップと、
前記少なくとも１つの補償係数に基づいて前記少なくとも１つの目標画像の位置情報を決定するステップと、を含む方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つの参照画像が、少なくとも１つの地上フィーチャまたは少なくとも１つの天体オブジェクトと関連する請求項６に記載の地球上画像の位置情報を決定するための方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つの目標画像が、少なくとも１つの天然の地上フィーチャ、少なくとも
１つの人工の地上フィーチャまたは両方と関連する請求項６に記載の地球上画像の位置情報を決定するための方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの補償係数を計算するステップが、
前記少なくとも１つの参照画像を前記撮像システムにより入手した場合に、前記撮像システムの第１の位置情報を決定するステップと、
前記少なくとも１つの参照画像を前記撮像システムにより入手した場合に、前記撮像システムの第１の姿勢情報を決定するステップと、
前記少なくとも１つの参照画像を前記撮像システムにより入手した場合に、前記撮像システムの第１の歪み情報を決定するステップと、
前記少なくとも１つの参照画像内の前記第１の地上点の位置と前記地上点の前記予測位置との間の違いに基づいて、前記第１の位置情報、前記第１の姿勢情報、および前記第１の歪み情報のうちの少なくとも１つに対する前記少なくとも１つの補償係数の解を求めるステップとを含む請求項６に記載の地球上画像の位置情報を決定するための方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの目標画像の位置情報を決定するステップが、
前記少なくとも１つの目標画像が前記撮像システムにより入手された場合に、前記撮像システムの第２の位置情報を決定するステップであって、前記第２の位置情報が、前記少なくとも１つの補償係数により修正されるステップと、
前記少なくとも１つの目標画像が前記撮像システムにより入手された場合に、前記撮像システムの第２の姿勢情報を決定するステップであって、前記第２の姿勢情報が、前記少なくとも１つの補償係数により修正されるステップと、
前記少なくとも１つの目標画像が前記撮像システムにより入手された場合に、前記撮像システムの第２の歪み情報を決定するステップであって、前記第２の歪み情報が前記少なくとも１つの補償係数により修正されるステップと、
前記少なくとも１つの目標画像内の少なくとも１つの位置に対する位置情報を決定するステップと、を含む請求項９に記載の地球上画像の位置情報を決定するための方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの補償係数を計算するステップが、
前記少なくとも１つの参照画像を入手した場合に、前記撮像システムの第１の位置情報および関連する共分散を決定するステップと、
前記少なくとも１つの参照画像を入手した場合に、前記撮像システムの第１の姿勢情報および関連する共分散を決定するステップと、
前記少なくとも１つの参照画像を入手した場合に、前記撮像システムの第１の歪み情報および関連する共分散を決定するステップと、
前記少なくとも１つの参照画像内の前記第１の地上点の位置と前記地上点の前記予測位置との間の違いに基づいて、前記撮像システムの前記第１の位置情報、前記第１の姿勢情報および前記第１の歪み情報それぞれについての前記少なくとも１つの補償係数の解を求めるステップであって、前記補償係数がその各共分散により加重されるステップとを含む請求項６に記載の地球上画像の位置情報を決定するための方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの目標画像の位置情報を決定するステップが、
前記撮像システムにより前記少なくとも１つの目標画像を入手した場合に、前記撮像システムの第２の位置情報を決定するステップであって、前記第２の位置情報が、前記少なくとも１つの補償係数により修正されるステップと、
前記撮像システムにより前記少なくとも１つの目標画像を入手した場合に、前記撮像システムの第２の姿勢情報を決定するステップであって、前記第２の姿勢情報が、前記少なくとも１つの補償係数により修正されるステップと、
前記撮像システムにより前記少なくとも１つの目標画像を入手した場合に、前記撮像システムの第２の歪み情報を決定するステップであって、前記第２の歪み情報が、前記少な
くとも１つの補償係数により修正されるステップと、
前記少なくとも１つの目標画像内の少なくとも１つの位置に対する位置情報を決定するステップと、を含む請求項１１に記載の地球上画像の位置情報を決定するための方法。
【請求項１３】
複数の画素および前記画素の少なくとも１つの地球上の位置座標を有する地球の映像の画像であって、前記複数の画素および地球上の位置座標が、
少なくとも１つの参照画像を入手するステップであって、前記少なくとも１つの参照画像が複数の画素を有するステップと、
既知の地球上の位置を有する第１の地上点に関連する前記少なくとも１つの参照画像内の少なくとも第１の画素の第１の画素位置を決定するステップと、
前記第１の地上点の予測画素位置と前記第１の画素位置との比較に基づいて少なくとも１つの補償係数を計算するステップと、
地球の映像の少なくとも１つの目標画像を入手するステップであって、前記少なくとも１つの目標画像が複数の画素を含み、前記少なくとも１つの目標画像が前記少なくとも１つの参照画像と重ならないステップと、
前記少なくとも１つの補償係数に基づいて前記少なくとも１つの目標画像の少なくとも１つの画素に対する地球上の位置を決定するステップと、
により入手される画像。
【請求項１４】
前記地球上の位置をサブ画素精度で特定することができる請求項１３に記載の画像。
【請求項１５】
前記地上点が天然のフィーチャまたは人工のフィーチャを有する請求項１３に記載の画像。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの補償係数を計算するステップが、
前記少なくとも１つの参照画像を入手した場合に、撮像システムの第１の位置情報および関連する共分散を決定するステップと、
前記少なくとも１つの参照画像を入手した場合に、前記撮像システムの第１の姿勢情報および関連する共分散を決定するステップと、
前記少なくとも１つの参照画像を入手した場合に、前記撮像システムの第１の歪み情報および関連する共分散を決定するステップと、
前記第１の位置情報、前記第１の姿勢情報、および前記第１の歪み情報に基づいて、前記第１の地上点の前記予測画素位置を計算するステップと、
前記予測画素位置と前記第１の画素位置との違いを決定するステップと、
前記違いに基づいて、前記撮像システムの位置、姿勢および歪みそれぞれについての少なくとも１つの補償係数の解を求めるステップであって、前記補償係数がその各共分散により加重されるステップと、を含む請求項１３に記載の画像。
【請求項１７】
地球上の位置を決定するステップが、
前記少なくとも１つの目標画像を入手した場合に、前記撮像システムの第２の位置情報を決定するステップと、
前記少なくとも１つの目標画像を入手した場合に、前記撮像システムの第２の姿勢情報を決定するステップと、
前記少なくとも１つの目標画像を入手した場合に、前記撮像システムの第２の歪み情報を決定するステップと、
前記第２の位置情報、前記第２の姿勢情報、および前記第２の歪み情報のうちの少なくとも１つに前記補償係数を適用するステップと、
前記少なくとも１つの目標画像内の少なくとも１つの画素に対する地球上の位置を決定するステップと、を含む請求項１６に記載の画像。
【請求項１８】
通信ネットワークを通して対象となるエンティティの方向に画像を移送するための方法であって、
前記通信ネットワークの一部を通して、複数の画素を有する地球の映像のデジタル画像を運ぶステップであって、前記画素のうちの少なくとも１つが、少なくとも１つの参照画像からの少なくとも１つの地上点に基づいて決定した少なくとも１つの補償係数に基づいて入手した関連地上位置情報を有し、前記少なくとも１つの参照画像が、前記デジタル画像とは異なるものであり、前記少なくとも１つの参照画像が前記デジタル画像と重ならないステップを含む方法。
【請求項１９】
前記デジタル画像が、少なくとも１つの天然の地上フィーチャ、少なくとも１つの人工の地上フィーチャまたは両方と関連する請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの参照画像が、少なくとも１つの地上フィーチャまたは少なくとも１つの天体オブジェクトのいずれかと関連する請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像に関連する地上座標の決定に関し、特に、補償座標情報を、１つ以上の画像から撮像システムにより生成した他の画像への変換に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日の衛星および機上用途の遠隔感知システムは、一般に、画像フレームを形成している画素の列を含むように処理することができる画像を提供する。多くの用途の場合、画像内の１つ以上の画素の地上位置を知ることが望ましい。例えば、経度、緯度および高度のような地理的表示で表された、画像画素の地上位置を知ることが望ましい場合がある。点の正確な地上位置を表示するために多くの申し合わせが使用される。通常、ユニバーサル・トランスバース・メルカトール（ＵＴＭ：Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ
Ｍｅｒｃａｔｏｒ）のような基準投影が、１９２７年の北米データ（ＮＡＤ２７：Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｄａｔｕｍ  ｏｆ  １９２７）、１９８３年の北米データ（ＮＡＤ８３：Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｄａｔｕｍ  ｏｆ  １９８３）、および１９８４年の世界測地系（ＷＧＳ８４：Ｗｏｒｌｄ  Ｇｅｏｄｅｔｉｃ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｏｆ  １９８４）のような水平および垂直データと一緒に指定される。さらに、米国内の画像の場合には、特定の州または郡内の郡区（ｃｏｕｎｔｙ）／範囲（ｒａｎｇｅ）／区域（ｓｅｃｔｉｏｎ）のようなＰＬＳＳ（Ｐｕｂｌｉｃ  Ｌａｎｄ  Ｓｕｒｖｅｙ  Ｓｙｓｔｅｍ：国家土地測量システム）座標の画像内の画素またはオブジェクトの位置を表すことが望ましい場合もある。
【０００３】
遠隔撮像システムが収集した画像についての正確な地上位置情報を入手し、次に、それを上記規格または他の規格のうちの１つで表示するために、画像収集の時点における撮像システムの状態をある程度の正確さで知る必要がある。撮像システムにより撮像された正確なエリアを決定する撮像システムの状態を含む変数は多数存在する。例えば、衛星撮像用途の場合には、衛星の軌道位置、撮像システムの姿勢、および衛星または撮像システムの大気による影響および熱による歪みを含む種々の他の要因すべてが、撮像システムにより撮像されたエリアを決定することができる精度に影響を与える。これらの各要因のデータに誤差があると、撮像システムが撮像したエリアの地上位置の決定が不正確になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、遠隔感知プラットフォームにより収集した生の画像データについての地上位置情報を生成するために使用したすべてではないにせよ、多くのものは誤差を生じ、この誤差により関連画像についての地上位置情報が不正確なものになることを知っている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、誤差の少なくとも１つの原因の悪影響を低減し、像についてのより正確な地上位置情報を提供し、それにより画像を使用する種々のエンティティに対してその情報をもっと役に立つものにする。それ故、対象となるエンティティが地上画像を受信した場合には、地上画像内の種々のフィーチャの位置を、高くなった精度で知り、それによりもっと広い範囲の種々の用途に対するこのような画像の使用を容易にする。
【０００６】
一実施形態の場合には、本発明は、衛星画像内の画素に対する地上位置座標を決定するための方法を提供する。この方法は、（ａ）少なくとも１つの参照画像を入手するステップと、（ｂ）少なくとも１つの参照画像内の少なくとも第１の画素の位置を特定するステップであって、第１の画素が既知の地上位置座標を有する点に対応するステップと、（ｃ
）衛星に対して使用することができる姿勢、位置および歪み情報のうちの少なくとも１つを使用して第１の画像内の点の予測画素位置を決定するステップと、（ｄ）点の予測画素位置と第１の画素の既知の位置との比較に基づいて、少なくとも１つの補償要因を計算するステップと、（ｅ）地球の映像の少なくとも１つの目標画像を入手するステップであって、少なくとも１つの目標画像が少なくとも１つの参照画像と重ならないステップと、（ｆ）衛星のために使用することができる姿勢、位置および歪みと一緒に、補償係数を使用して、少なくとも１つの目標画像内の少なくとも１つの画素の地上位置座標を決定するステップと、を含む。
【０００７】
補償係数は、画像のプラットフォーム位置、姿勢、歪みおよび地上位置情報に関連する一組の式を解き、それにより１つ以上の位置、姿勢および歪みの調整を入手することにより計算することができる。調整する前に、種々のレベルの精度についての位置、姿勢、歪みおよび地上位置情報は分かっている。また、調整する前に、各レベルの精度に関する位置、姿勢、および歪みを調整するために、一組の式を解くことにより、共分散行列の形の先験的精度の不確かさを増大することができる。次に、調整した姿勢、調整した位置または調整した歪み情報、またはこれらの任意の組合せは、目標画像の位置座標を決定する場合に、補償係数として使用される。目標画像は、参照画像を収集する前または後で撮像システムにより収集することができる。
【０００８】
本発明のもう１つの実施形態は、遠隔撮像プラットフォームから地球画像の位置情報を決定するための方法を提供する。この方法は、（ａ）少なくとも１つの参照画像を入手するステップと、（ｂ）地球の映像と関連する少なくとも１つの目標画像を入手するステップであって、少なくとも１つの目標画像が少なくとも１つの参照画像と重ならないステップと、（ｃ）少なくとも１つの参照画像に関連する既知の位置情報を使用して、少なくとも１つの目標画像に関連する位置情報を決定するステップとを含む。
【０００９】
本発明のさらにもう１つの実施形態は、複数の画素および少なくとも１つの画素の地球位置座標を有する地球エリアの画像を提供する。画素および座標は、（ａ）少なくとも１つの参照画像を入手するステップであって、少なくとも１つの参照画像が複数の画素を有するステップと、（ｂ）既知の地球位置座標を有する点に関連する少なくとも１つの参照画像内の少なくとも第１の画素の位置を特定するステップと、（ｃ）少なくとも１つの参照画像内の点の予測画素位置と第１の少なくとも１つの参照画像内の第１の画素の既知の位置との比較に基づいて補償係数を計算するステップと、（ｄ）地球の映像から少なくとも１つの目標画像を入手するステップであって、少なくとも１つの目標画像が、複数の画素を含み、少なくとも１つの参照画像と重ならないステップと、（ｅ）補償係数に基づいて少なくとも１つの目標画像の少なくとも１つの画素の地球位置座標を決定するステップとにより入手される。
【００１０】
もう１つの実施形態は、通信ネットワークを通して対象となるエンティティの方向に画像を移送するための方法を提供する。この方法は、通信ネットワークの一部を通して、複数の画素、少なくとも１つの参照画像から少なくとも１つの地上点に基づいて決定した補償係数に基づいて入手した関連する土地位置情報を有する少なくとも１つの画素を含むデジタル画像を送るステップを含む。この場合、少なくとも１つの参照画像は、デジタル画像とは異なるもので、少なくとも１つの参照画像は、デジタル画像と重ならない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
一般的に、本発明は、衛星または他の遠隔感知プラットフォームに搭載されている撮像システムにより入手した少なくとも１つの画素に関連する地上位置情報の決定に関する。地上位置情報を生成する際に行われるプロセスは、（ａ）その位置が正確に分かっている点をカバーしているエリアの１つ以上の画像（参照画像）を入手するステップと、（ｂ）
撮像システムに対して使用することができる時間とともに変化する位置、姿勢および歪み情報を使用してこれらの点の位置を予測するステップと、（ｃ）１つ以上の補償係数を入手するためにデータ適合アルゴリズム（ｄａｔａ  ｆｉｔｔｉｎｇ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を使用して、予測位置を既知の位置と比較するステップと、（ｄ）時間に合わせて他の瞬間に補償係数を内挿または外挿するステップと、（ｅ）参照画像の正確な既知の位置で、点をカバーしていないエリアの１つ以上の他の画像（目標画像）に補償係数を適用するステップとを含む。このプロセスは、参照画像に重なっていない目標画像にも適用することができ、また参照画像に重なっている目標画像にも適用することができる。
【００１２】
今まで画像および地上位置情報を生成するためのプロセスについて説明してきたが、プロセスの実施形態について以下にさらに詳細に説明する。図１を参照しながら、ここで惑星１０４の周囲を回る衛星１００について説明する。最初に、本明細書で地球と呼ぶ場合には、画像または天体に関連する関連位置を有する他の遠隔感知情報を入手したい任意の天体を意味することに留意されたい。さらに、本明細書において衛星と呼ぶ場合には、宇宙船、衛星、航空機、または画像を入手することができる他の遠隔感知プラットフォームを意味する。本明細書に含まれる図面のどれも正確な縮尺ではなく、これらの図面は単に説明のためのものにすぎないことにも留意されたい。
【００１３】
図１に示すように、衛星１００は、軌道経路１０８を通って地球１０４の周囲を回る。軌道経路１０８に沿った衛星１００の位置は、トラック内位置、トラック交叉位置、および径方向の距離位置を含むいくつかの変数により定義することができる。トラック内位置は、地球１０４の周囲を回るとき、軌道経路１０８に沿った衛星の位置に関連する。トラック交叉位置は、軌道１０８内の運動の方向に対する衛星１００の横方向の位置に関連する（図１の場合には、これはページの中およびページの外である）。径方向距離は、地球１０４の中心からの衛星１００の径方向の距離に関連する。衛星の物理的位置に関連するこれらの係数を集合的に衛星のエフェメリスと呼ぶ。本明細書においては、衛星の「位置」と呼ぶ場合には、これらの係数を意味する。また、軌道経路に対して、衛星１００は、集合的に衛星１００の姿勢と呼ぶ縦揺れ位置、横揺れ位置、および横転位置を有する。衛星１００に搭載されている撮像システムは、地球１０４の表面の一部を含む画像１１２を入手する。画像１１２は、複数の画素からなる。
【００１４】
衛星１００が地球１０４の表面の画像を入手しているとき、任意の特定の画像画素の関連する地上位置を、以下にさらに詳細に説明するように、システムの位置、システムの姿勢、および歪み情報を含む撮像システムの状態に関連する情報に基づいて計算することができる。地上位置は、経度、緯度および高度により、または任意の他の適用できる座標系により計算することができる。多くの場合、このような衛星から画像に関連する１つ以上のフィーチャの位置を知ることが望ましく、さらに各画像画素の位置を比較的正確に知ることが望ましい。衛星から収集した画像は、商業的および非商業的用途に使用することができる。画像１１２が役に立つ用途の数は、撮像システムの解像度が高くなるにつれて増大し、画像１１２内に含まれる１つ以上の画素の地上位置の精度が高くなるにつれてさらに増大する。
【００１５】
ここで図２を参照しながら、本発明のある実施形態の撮像衛星１００を表すブロック図について説明する。撮像衛星１００は、位置測定システム１１６と、姿勢測定システム１２０と、熱測定システム１２４と、送信／受信回路１２８と、衛星運動システム１３２と、電力システム１３６と、撮像システム１４０とを含む多数の計器を備える。この実施形態の位置測定システム１１６は、複数のＧＰＳ衛星から位置情報を受信する全地球的測位システム（ＧＰＳ）受信機を備え、当業者であれば周知のものである。位置測定システム１１６は、周期的にＧＰＳ衛星から情報を入手する。衛星１００の位置を周期的間隔の間のある時点で決定したい場合には、その特定の時点に対する衛星位置情報を生成するため
に、位置測定システムからのＧＰＳ情報が、衛星の軌道に関連する他の情報と結合される。このようなシステムの場合には通常そうであるように、位置測定システム１１６から入手した衛星１００の位置は、位置測定システム１１６の限界および関連するＧＰＳ衛星による若干の誤差を含む。一実施形態の場合には、位置測定システム１１６データから入手し、改善したデータを使用する衛星１００の位置の誤差は、数メートル以内であることが分かっている。この誤差は小さいけれども、多くの場合、地上画像内の画素に関連する地上位置の不正確さに比較的有意な影響を与える。
【００１６】
姿勢測定システム１２０は、撮像システム１４０の姿勢情報を決定する際に使用される。一実施形態の場合には、姿勢測定システム１２０は、角速度を測定する１つ以上のジャイロスコープ、および種々の天体の画像を入手する１つ以上のスター・トラッカを含む。スター・トラッカにより入手した画像内の天体の位置は、撮像システム１４０の姿勢を決定するのに使用される。ある実施形態の場合には、スター・トラッカは、撮像システム１４０に固定されている参照座標系についての横転、縦揺れ、横揺れ方向情報を提供するために設置される。同様に、位置測定システム１１６のところですでに説明したように、姿勢測定システムのスター・トラッカは、周期的間隔で画像を入手するために動作する。撮像システム１４０の姿勢は、これらの周期的間隔で変化することができ、多くの場合変化する。例えば、一実施形態の場合には、スター・トラッカは、約１０Ｈｚの速度で画像を収集するが、この周波数は増減することができる。この実施形態の場合には、撮像システム１４０は、７ｋＨｚ〜２４ｋＨｚの線速度で画像を入手するために動作するが、これらの周波数も増減することができる。とにかく、撮像システム１４０は、通常、スター・トラッカよりも速い速度で動作するので、多数の地上画像画素が、スター・トラッカから連続して姿勢測定の間に入手される。スター・トラッカの連続的画像の間の時間間隔内の撮像システム１４０の姿勢は、撮像システム１４０の姿勢を予測するために、ジャイロスコープからの角速度情報のような追加情報と一緒にスター・トラッカ情報を使用して決定される。ジャイロスコープは、撮像システム１４０についての姿勢情報を調整するために使用したこの情報により、撮像システム１４０の角速度を検出するために使用される。姿勢測定システム１２０は、また、提供した情報の精度に限界があり、そのため撮像システム１４０の予測姿勢に誤差を生じる。この誤差は通常小さいけれども、多くの場合、地上画像内の画素に関連する地上位置の不正確さに比較的大きな影響を与える。
【００１７】
熱測定システム１２４は、撮像システム１４０の熱特性を測定するために使用される。この実施形態の場合、熱特性は、撮像システム１４０の熱的歪みを補償するために使用される。理解されるように、このような衛星ベースの撮像システム１４０により収集した画像に関連する地上位置を決定する際の誤差の原因は、撮像システム内の歪みである。この実施形態の場合、熱測定システム１２４により監視した熱的変動は、撮像システム１４０内の歪みを補償するために使用される。このような熱変動は、例えば、衛星１００または衛星１００の一部が、地球または衛星１００の他の部分による影のために、日光に照射されたり照射されなかったりするために起こる。撮像システム１４０の構成要素が受け取るエネルギーの違いにより、構成要素が加熱され、それにより撮像システム１４０に歪みが起こり、および／または撮像システム１４０と位置および姿勢測定システム１１６および１２０の整合状態が変化する。このようなエネルギーの変化は、例えば、衛星１００のソーラ・パネルの衛星本体に対する向きが変化し、その結果撮像システムの構成要素が太陽からの追加の日光により照射されるために起こる場合がある。衛星１００の構成要素からの反射の他に、および衛星１００が地球の影に入ったり出たりする他に、地球自身からの反射エネルギーが、撮像システム１４０内で熱変動を起こす場合がある。例えば、撮像システム１４０に光を反射している地球の一部が特に曇っている場合には、曇っていないエリア上に受けるエネルギーと比較すると、衛星１００のところではもっと多くのエネルギーを受けるために追加の熱的歪みが起こる。熱測定システム１２４は、変化する熱特性を監視し、この情報はこのような熱的歪みを補償するために使用される。熱測定システム１
２４は、提供される情報の精度に限界があり、その結果衛星１００の撮像システム１４０の熱的補償に誤差を生じる。この誤差は、通常、比較的小さいが、地球の表面の一部を含む画像内の画素の地上位置を測定するために使用した場合には、この誤差も地上位置を不正確なものにする。
【００１８】
撮像システム１４０からの熱的歪みの他に、撮像システム１４０の誤差を増大する大気の歪みも存在する。このような大気の歪みは、加熱、水蒸気、汚染物質、およびエアゾールの比較的高いまたは低い濃度、そのほか多くのものを含む撮像されているエリアに関連する大気内の種々の原因により起こる。これらの大気の歪みによる画像の歪みは、撮像システム１４０が撮像しているエリアに関連する地上位置情報を測定する場合、誤差のもう１つの成分になる。さらに、位置、姿勢および歪み情報の誤差の他に、衛星１００の速度により、受信した情報に相対論的な歪みを生じる。一実施形態の場合には、衛星１００は、毎秒約７．５キロメートルの速度で移動する。この速度の場合には、比較的小さいけれども、相対論的考慮がそれにもかかわらず存在し、一実施形態の場合には、衛星１００が収集した画像は、そのような考慮を反映するように補償される。この補償は比較的高い精度で行われるが、相対論的変化のためにある程度の誤差は依然として存在する。この誤差は通常小さいけれども、多くの場合、地上画像内の画素に関連する地上位置の不正確さにかなり大きな影響を与える。
【００１９】
位置測定システム１１６、姿勢測定システム１２０、熱測定システム１２４、大気の歪み、および相対論的変化の追加の誤差がある場合には、地上位置計算は、一実施形態の場合には、約２０メートル程度の不正確さを有することになる。典型的な衛星撮像システムの場合には、この不正確さは比較的小さいけれども、この不正確さをさらに低減すれば、多数のユーザに対する地上画像の有用性が増大し、また画像を多数の用途に使用することができるようになる。
【００２０】
この実施形態の送信／受信回路１２８は、衛星１００および地上局および／または他の衛星と通信するための周知の構成要素を含む。衛星１００は、一般に、衛星１００の位置の制御、撮像システム１４０、種々の送信／受信アンテナおよび／またはソーラ・パネルのポインティングに関連するコマンド情報を受信する。衛星１００は、一般に、位置測定システム１１６、姿勢測定システム１２０、熱測定システム１２４からの衛星情報、および衛星システム１００の監視および制御のために使用する他の情報と一緒に画像データを送信する。
【００２１】
移動システム１３２は、多数の運動量装置および推力装置を含む。運動量装置は、当業者であればよく理解できると思うが、慣性姿勢制御を行うことにより衛星１００を制御する際に使用される。同様に、当業者であれば理解されると思うが、衛星の位置は、種々の軌道位置で衛星１００を位置決めするために動作する衛星上に装着されている推力装置により制御される。運動システムは、衛星の位置を変えるために、またソーラ・アレイまたはアンテナの動き、大気の抗力、太陽輻射圧、重力勾配効果、または他の外力または内力のような多数の環境要因による種々の摂動を補償するために使用することができる。
【００２２】
衛星システム１００は、また、電力システム１３６を含む。電力システムは、衛星のために電力を発生する際に使用する任意の電力システムであってもよい。一実施形態の場合には、電力システムは、ソーラ・パネルが受光した光から電気を発生するために動作する複数の太陽電池を有するソーラ・パネル（図示せず）を含む。ソーラ・パネルは、電池、電源レギュレータ、電源、および太陽との適切な整合を維持することにより、ソーラ・パネルからの電力出力を向上するために、衛星システム１００に対してソーラ・パネルの相対的向きを変えるために動作する回路を含む電力システムの残りの部分に接続している。
【００２３】
すでに説明したように、撮像システム１４０は、地球の大地または海面の全部または一部を含む画像を収集するために使用される。これらの画像は、ビル、道路、車両、地理的境界標識、農業要素、船舶またはプラットフォームを含むがこれらに限定されない１つ以上の天然または人工のフィーチャを含むことができる。一実施形態の場合には、撮像システム１４０は、７ｋＨｚ〜２４ｋＨｚの調整可能な周波数で、画素のラインを収集するために動作する長い柄のついた幅の広いほうきタイプの撮像装置（ｐｕｓｈｂｒｏｏｍ  ｔｙｐｅ  ｉｍａｇｅｒ）を使用する。撮像システム１４０は、異なる波長帯で画像を収集するために動作する複数の撮像装置を含むことができる。一実施形態の場合には、撮像装置１４０は、赤、緑、青および近赤外帯域用の撮像装置を含む。これらの帯域から収集した画像は、撮像中の表面から反射した可視光線のカラー画像を生成するために結合することができる。同様に、任意の１つの帯域または帯域の組合せからの画像は、農業情報、空気の質の情報等のような撮像した表面に関連する種々のタイプの情報を入手するために使用することができる。像の４つの帯域について説明したが、他の実施形態は、もっと多くのまたはもっと少ない帯域を含むセンサからデータを収集することができる。さらに、いくつかの実施形態は、他のセンサ・タイプから、能動または受動収集技術を使用するセンサから、センサ・タイプの組合せから、異なる収集モードのセンサから、またはそのデータ位置情報を入手することができる、またはそのデータ位置情報を適用することができる任意の遠隔感知装置からデータを収集することができる。センサ・タイプの例としては、赤外線センサ、紫外線センサ、レーダ・センサ、ライダ・センサ、および熱帯域センサ等があるが、これらに限定されない。さらに、いくつかの実施形態は、能動または受動収集技術によりこれらのセンサ・タイプを使用することができる。例えば、一実施形態は、能動バイスタティック・レーダ技術を使用してレーダ映像を収集することができ、他の実施形態は、受動ＣＣＤ撮像技術を使用して赤外線映像を収集することができる。一実施形態の場合には、撮像システム１４０は、相互に対するその向きが所定の精度で分かっているまたは測定されたセンサ・タイプの組合せを含む。他の実施形態は、スポット・スキャナ、手ぼうき形撮像装置（ｗｈｉｓｋｂｒｏｏｍ  ｉｍａｇｅｒ）、本体装着フレーム・カメラ、および一軸または二軸ステアリング・ミラーを使用したフレーム・カメラを含むが、これらに限定されない異なる収集モードのセンサを使用する。所与の実施形態で使用するセンサ・タイプ、収集技術、センサ・タイプおよび収集モードの組合せは、データを使用する用途により異なる。一実施形態の場合には、撮像システム１４０は、ＣＣＤ画素のアレイを有する撮像装置を含む。この場合、各画素は、最高２０４８レベルの輝度を入手し、次に、画像内の各画素に対する１１ビットのデータでこの輝度を表示することができる。他の実施形態の場合には、撮像システム１４０の１つの帯域は、海面上または下に位置するリーフまたは他の天然または人工の構造体のようなフィーチャを撮像するために使用される。
【００２４】
入手した像に整合される対照は、画素より小さい地理的位置精度であってもよく、入手した像への制御の一致はサブ画素精度であってもよい。例えば、像の画素・サイズは、地面に投影した場合、０．６メートル×０．６メートルであってもよいし、地上の対照は、０．３メートルＣＥ９０（９０番目の百分位数の円形誤差）の水平精度、および０．３メートルＬＥ９０（９０番目の百分位数の直線誤差）の垂直精度であることが分かっている。この精度の知識は、地上の位置のＧＰＳ（全地球的測位システム）調査の精度から入手することができる。次に、この対照の地上の位置を、対照を取り巻いていて、含んでいる直近エリアの別の「対照チップ」画像上に定義することができる。この場合、対照チップは、それ自身、０．６メートル×０．６メートルのサイズであってもよい画素を含む小さな画像である。対照チップ画像上の対照の定義した位置は、サブ画素・レベルのところに定義することができ、それ故、対照チップ上の対照フィーチャの設置の精度は、サブ画素・レベルになる。次に、対照チップは、入手した像へのチップの重なり部分の共通のフィーチャ情報を使用して、入手した像と整合（一致）される。共通の全エリア上の対照チップと入手した像との間を相互に関連づける整合装置（ｍａｔｃｈｅｒ）の機能により、整
合精度を入手した画像画素・サイズより小さくすることができる。サブ画素精度レベル、サブ画素精度レベルでの対照チップ上への対照フィーチャの設置の精度、およびサブ画素精度レベルでの地面対照の精度で、入手した画像をチップに整合することにより、画像に対する対照の整合の精度は、サブ画素・レベルになる。それ故、この整合から得られた補償係数は、サブ画素精度であり、以降に入手した目標画像の誤差のレベルは、参照画像の捕捉の前および後のいくつかの決定した時間の長さに対してサブ画素・レベルである。
【００２５】
ここで図３を参照しながら、本発明のある実施形態により、衛星システムにより撮像したエリアについての地上位置情報の決定の際に使用する動作ステップについて説明する。一実施形態の場合には、衛星は、その軌道経路に沿って複数の画像を収集する。同時に、位置測定システム、姿勢測定システムおよび熱測定システムから所定の間隔で情報が連続して収集される。これらの画像は、位置、姿勢および熱情報と一緒に、１つ以上の地上局を介して画像生成システムに送られる。この場合、画像および関連する位置、姿勢および歪み情報は、衛星システムに関連する任意の他の既知の情報と一緒に処理される。この処理は、任意の時間に行うことができるし、ほぼリアルタイムで行うことができる。この実施形態の場合には、画像は、参照画像および目標画像の両方を含む。すでに説明したように、参照画像は、高い精度で分かっている位置座標を有する１つ以上の地上点と重なる画像であり、目標画像は、高い精度で分かっている位置座標を有する地上点と重ならない画像である。図３の実施形態の場合には、衛星の位置は、ブロック２００のところに示すように、第１の参照画像に対して決定される。位置は、すでに説明したように、第１の参照画像を収集した時点での衛星の軌道位置に関連する情報を含んでいて、トラック内情報、トラック交叉情報、および径方向距離情報を含む。位置は、位置測定システムおよび全体の位置データを改善するために使用する他の地上情報からの情報を使用して決定することができる。ブロック２０４において、撮像システムについての姿勢情報が決定される。撮像システムの姿勢は、すでに説明したように、撮像システムの参照座標系の軌道経路に対する撮像システムの縦揺れの向き、横転の向きおよび横揺れの向きを含む。姿勢情報を決定する場合、情報は種々の姿勢測定システムの構成要素から収集される。この情報は、撮像システムの姿勢を決定するために分析される。ブロック２０８において、撮像システムについての歪み情報が決定される。歪み情報は、熱測定システムが監視した光学部品の熱歪み変動と一緒に、撮像システムの光学部品の既知の変化を含む。また、歪み情報は、地球の大気からの歪みも含む。
【００２６】
位置、姿勢および歪み情報の決定の後で、少なくとも１つの所定の地上点の予測画素位置が、ブロック２１２において計算される。一実施形態の場合には、この予測画素位置は、画像からの少なくとも１つの画素の地上位置を計算するために、撮像システムの位置、撮像システムの姿勢、および撮像システムの歪みを使用して決定される。より詳細に説明すると、位置は、地球表面上の撮像システムの位置を提供し、姿勢は撮像システムが画像を収集している方向を提供し、歪みは、熱、大気または相対論的な影響がなかった場合よりも光線を傾斜させる大きさを提供する。撮像システムの位置は、撮像システムが向いている方向および撮像システム上の歪みの影響と一緒に、撮像システムが受光した光を生成する地球表面上の理論的位置になる。次に、この理論的位置は、山岳地のような地球の表面上の位置の表面のフィーチャに基づいてさらに調整される。この追加の計算が行われ、予測画素位置が生成される。
【００２７】
参照画像内の所定の各地上点の予測画素位置の決定の後で、ブロック２１６に示すように、参照画像内の所定の各地上点の予測画素位置と所定の各地上点の実際の画素位置との比較に基づいて、１つ以上の位置、姿勢および歪み情報に対する補償係数が計算される。補償係数の計算については以下にさらに詳細に説明する。
【００２８】
補償係数の計算の後で、撮像システムが収集した他の画像内の少なくとも１つの画素の
地上位置を、補償した姿勢、位置および／または歪み情報を使用して計算することができる。図３の実施形態の場合には、補償係数は、目標画像の画素の位置精度が他の従来の方法を使用して達成することができる精度より高い場合に使用される。すでに説明したように、衛星は、各軌道を通して種々の摂動および温度変動を有している。それ故、参照画像内の所定の地上点の予測画素位置と参照画像内の所定の地上点の実際の画素位置との違いに基づいて補償係数を計算した場合には、撮像システムの位置、姿勢または歪みの他の変化は、ある地点での、標準センサによる測定値を使用して予測した画素の地上位置が、補償係数を使用して決定した地上位置より精度が高くなるまで低減する。このような場合、補償係数を使用することはできず、標準センサにより入手した測定値により予測した画素の地上位置が、地上位置情報に対して使用される。第２の画像内の１つ以上の画素の地上位置は、ブロック２２０に示すように、補償係数を使用して決定される。このようにして、参照画像の入手前および／または後で入手した画像の地上位置は、比較的高い精度で決定することができる。さらに、画像を収集しながら１つの軌道中で複数の参照画像を捕捉した場合には、各参照画像から生成した調整係数を使用して、その軌道に対して捕捉したすべての画像の地上位置を決定することができる。
【００２９】
図３のところで説明した動作ステップの順序は変更することができることに留意されたい。例えば、第２の画像を参照画像を入手する前に入手することができる。補償係数は、第２の画像を参照画像を入手する前に入手した場合でも、第２の画像に適用することができる。他の実施形態の場合には、複数の参照画像が採取され、適合アルゴリズム（ｆｉｔｔｉｎｇ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）が、参照画像の入手の間に入手した種々の画像に対して一組の補償係数を得るために、各画像内の所定の各地上点に対する予測位置に適用される。このような適合アルゴリズムは、最小二乗適合法（ｌｅａｓｔ  ｓｑｕａｒｅ  ｆｉｔ）であってもよい。
【００３０】
ここで図４を参照しながら、本発明の一実施形態に対する補償係数について以下に説明する。すでに説明したように、撮像衛星に搭載されている撮像システムは、１つ以上の所定の地上点と重なっている参照画像３００を入手する。所定の各地上点の地球上の位置は、ＷＧＳ８４のような任意の適当なデータに対する経度、緯度および高度により表すことができる。このような所定の地上点は、既知の位置を有する地球の画像に内蔵されている任意の識別可能な天然または人工のフィーチャであってもよい。所定の地上点の例としては、歩道の隅、ビルの隅、駐車場の隅、海岸のフィーチャおよび島の上の識別可能なフィーチャ等があるが、これらに限定されない。所定の地上点を選択する際の１つの考慮事項は、所定の地上点を含むエリアの画像内で識別するのが比較的容易であるということである。画像内にあって、既知の位置を有する周囲のエリアと比較した場合、高コントラストを有する点は多くの場合望ましいものであるが、所定の地上点は、計算システムまたは人間のユーザにより識別可能な任意の点であってもよい。一実施形態の場合には、画像の整合は、所定の地上点の計算した位置に存在する誤差の大きさを決定するために使用される。このような画像の整合は、一般的なフィーチャをベースとするものでも、ライン・フィーチャをベースとするものでも、および／またはエリア相関をベースとするものであってもよい。エリア相関ベースの画像整合は、点の周囲の画素のエリアを評価し、そのエリアを対照画像内の類似のサイズのエリアと整合する。対照画像は、遠隔撮像プラットフォームにより入手済みであり、高度の精度の実際のエリア位置を有する。エリアの予測位置とエリアの実際の位置との間に存在する誤差の大きさは、補償係数を決定する際に使用される。フィーチャおよびライン整合は、ビルまたは歩道の縁部のような画像内のもっと多くの特定の項目を識別し、マッチする。フィーチャの輪郭を描き、または輪郭を描く画素のグループが識別され、画素のグループが対照画像内の同じグループと比較される。上記説明は画素空間内で行われる整合についてのものであるが、画素領域へのおよびからのその変換を所定の精度で行うことができる任意の他の領域内で同一の整合を行うことができる。例えば、ライン・フィーチャ整合は、参照画像内のフィーチャをベクトルとして表し、
それらを対照画像内のフィーチャに対する既知のベクトルと整合することにより、ベクトル空間内で行うことができる。同様に、エリア相関整合は、参照画像内のエリアを多角形として表し、次に、多角形を対照画像内の既知の多角形と整合することにより行うことができる。一実施形態の場合には、所定の地上点は、参照画像３００を収集する場合に、所定の地上点を見ることができる尤度を高くするために、雲で覆われる尤度が少ない位置で選択される。
【００３１】
再度、図４を参照すると、Ａ、Ｂ、ＣおよびＤで表す４つの所定の地上点の予測画素位置が、参照画像３００に対して決定される。図４に示すように、Ａ、Ｂ、ＣおよびＤの位置は、撮像衛星に対する姿勢、位置、および歪み情報、ならびに地球位置に対する仰角のような表面位置情報に基づくＡ、Ｂ、ＣおよびＤの予測画素位置である。Ａ’、Ｂ’、Ｃ’およびＤ’で示す所定の地上点の実際の画素位置は、高度の精度で先験的に分かっている。次に、予測画素位置と実際の画素位置との間の違いが補償係数を決定するために使用される。一実施形態の場合には、補償係数は、修正した撮像システムの姿勢である。他の実施形態の場合には、補償係数は、修正した撮像システムの姿勢であり、修正した撮像システムの位置である。さらに他の実施形態の場合には、補償係数は、修正した撮像システムの姿勢情報であり、修正した撮像システムの位置情報であり、修正した歪み情報である。撮像システムの姿勢、位置および歪みのうちの２つ以上が補償される他の実施形態の場合には、１つの係数は他の係数よりも多くの補償を受ける。
【００３２】
一実施形態の場合には、補償係数は、撮像システムの位置、撮像システムの姿勢、撮像システムの歪みおよび撮像システムが入手した画像の地上位置に関連する変数を有する一組の式を解くことにより決定される。撮像システムの姿勢が補償される一実施形態の場合には、図３のブロック２００において決定した撮像システムの位置は正しいものと見なされ、図３のブロック２０８において決定した撮像システムの歪みは、正しいものとみなされ、参照画像からの所定の地上点に対応する画素の地上位置は、参照画像内で識別した所定の地上点の既知の位置になるように設定される。次に、撮像システムの補償した姿勢を決定するために式が解かれる。次に、この補償した姿勢は、他の画像内の画素の地上位置を決定する際に他の画像で使用される。
【００３３】
一実施形態の場合には、補償した撮像システムの姿勢を計算するために三角測量が使用される。この実施形態の場合には、三角測量は状態空間推定アプローチにより行われる。三角測量への状態空間アプローチは、最小二乗法、カルマン・フィルタのような先験的情報、または確率的またはベイズの推定を使用する最小二乗法を使用することができる。基本最小二乗アプローチを使用する一実施形態の場合には、位置は正確であり、歪みは正確であり、所定の地上点に対応する参照画像内の画素に関連する地上位置は正しいと仮定する。次に、補償係数に対する姿勢が解かれ、補償係数として使用される。
【００３４】
上記位置パラメータは正しいまたは小さな共分散を有するものと仮定したが、補償した撮像システムの姿勢情報を決定する際に、他の変わりのものも使用することができる。この実施形態の場合には、撮像システムの姿勢が不確かさの第１の原因であったために、上記実施形態の場合には、撮像システムの姿勢が選択される。不確かさの第１の原因を低減することにより、地上対照点と重ならない他の画像に関連する地上位置の精度が向上する。撮像システムの姿勢が不正確さの主な原因でない他の実施形態の場合には、他のパラメータを適当に補償することができる。
【００３５】
他の実施形態の場合には、先験的情報を使用する最小二乗アプローチが、補償係数を決定するために使用される。この実施形態の場合には、撮像システムの位置、姿勢、歪みおよび所定の地上点の画素位置が、これらの各係数に関連する先験的共分散情報と一緒に、補償係数を計算する際に使用される。この実施形態の場合には、すべての係数をその各共
分散により制御される各パラメータへの補償量により補償することができる。共分散は、不確かさの尺度であり、共分散行列により表すことができる。例えば、３×３共分散行列を、撮像システムのトラック内、トラック交叉および径方向距離位置に対応する行列内の要素により、撮像システムの位置に対して使用することができる。３×３行列は、位置情報の各軸に対する位置誤差の変動である対角要素を含んでいて、対角線上にない要素は、各要素に対する位置誤差間の相関係数である。他の共分散行列を、撮像システムの姿勢情報、歪み情報、および所定の地上点位置に対して生成することができる。
【００３６】
最小二乗法または先験的共分散を含むカルマン・フィルタを使用することにより、補償が各パラメータに対して生成される。さらに、各パラメータに関連する共分散も生成される。それ故、例えば、姿勢補正に関連する共分散を使用すれば、改善した姿勢の事後的共分散が分かる。
【００３７】
すでに説明したように、一実施形態の場合には、撮像システムの特定の軌道から複数の参照画像が収集される。この実施形態の場合には、図５に示すように、衛星地上アクセス・スワス（ｓｗａｔｈ）４００内で種々の画像が収集される。収集した画像は、第１の参照画像４０４、および第２の参照画像４０８を含む。参照画像４０４、４０８は、所定の地上点と重なる衛星地上アクセス・スワス４００内のエリアから収集される。実際の所定の地上点を含むエリアは、図５の陰の対照画像４０６、４１０により示される。図５の例の場合には、任意の所定の地上点の重なっていない第３の画像４１２および第４の画像４１６も入手される。画像４１２、４１６は目標画像である。この実施形態の場合には、第１の参照画像４０４内に含まれている所定の地上点の実際の位置が、第１の参照画像４０４内に含まれている所定の地上点の予測位置と比較される。第１の補償係数は、予測した所定の地上点位置と実際の所定の地上点位置との違いに基づいて決定される。
【００３８】
同様に、第２の参照画像４０８内に含まれている所定の地上点の実際の位置が、第２の参照画像４０８内に含まれている所定の地上点の予測位置と比較される。第２の補償係数は、予測した所定の地上点位置と実際の所定の地上点位置との違いに基づいて決定される。すでに説明したように、次に、第１および第２の補償係数の組合せを、各目標画像４１２、４１６内の１つ以上の画素に対する地上位置を決定するために使用することができる。
【００３９】
衛星の撮像システムは、任意の順序で種々の画像を入手するように制御することができる。例えば、衛星は、第３および第４の画像４１２、４１６を入手することができ、次に、第１および第２の参照画像４０４、４０８を入手することができる。一実施形態の場合には、下記の順序で画像を入手することができる。すなわち、第１の参照画像４０４を入手し、その後で第３の画像４１２を入手し、その後で第４の画像４１６を入手し、最後に第２の参照画像４０８を入手することができる。この例の場合には、第３および第４の画像４１２、４１６に対する補償係数が、第１および第２の補償係数の最小二乗適合法により計算される。異なる順序で画像を入手した場合には、類似の技術を使用して、第３および第４の画像４１２、４１６に対する補償係数を計算するのは簡単なことであり、通常の当業者であれば行うことができる。
【００４０】
すでに説明したように、一実施形態の場合には、補償係数を計算するために、２つ以上の参照画像が収集され、使用される。この実施形態の場合には、それぞれに対する補償係数を決定するために、各画像上で別々に（上記方法による）三角測量が行われる。次に、これらの補償係数は、地上位置が所定の地上点を使用しないで決定される、収集した画像に関連する地上位置を決定する際に使用するために結合される。補償係数は、補間、多項式適合法、単純平均、共分散加重平均等を含むがこれらに限定されない方法により結合することができる。別の方法としては、（上記方法を使用する）三角測量がすべての画像上
で一緒に行われ、適当な時間枠内の軌道の全長に適用されるグローバルな補償係数となる。このグローバルな補償係数は、所定の地上点を使用しないで任意の画像に適用することができる。
【００４１】
すでに説明したように、衛星は地球上に位置する少なくとも１つの地上局に収集した画像を送信する。地上局は、衛星が軌道の一部に対して地上局と通信ができるような位置に位置している。地上局のところで受信した画像は、画像内の画素に対する位置情報を決定するために地上局のところで分析することができ、この情報と一緒にユーザまたはデータ・センター（以後受信機と呼ぶ）に送信することができる。別の方法としては、地上局のところで衛星から受信した生のデータを、画像に関連する地上位置情報を決定するために処理を全然行わないで、地上局から受信機に直接送信することができる。撮像システムの位置、姿勢および歪みに関連する情報を含む生のデータは、所定の間隔で連続して収集され、地上アクセス・スワス４００を囲む。次に、生のデータを所定の地上点を含む画像を決定するために分析することができる。上記他の情報と一緒にこれらの画像内の所定の地上点を使用すれば、他の画像内の画素に対する地上位置を計算することができる。一実施形態の場合には、画像は、インターネットを通して画像を送ることにより受信機に送信される。通常、画像は圧縮フォーマットで送られる。受信すると、受信機は、画像に関連する地上位置情報と一緒に、地球の位置の画像を生成することができる。他の方法で受信機に画像を送ることもできる。例えば、画像を磁気ディスク、ＣＤ、テープまたは他の記録媒体上に記録して、受信機に送ることもできる。必要な場合には、記録媒体は、衛星の位置、姿勢および歪み情報を含むこともできる。また、画像のハードコピーを作成して、ハードコピーを受信機に送ることもできる。ハードコピーは、ファックスするか、または他の電子的な方法で受信機に送ることもできる。
【００４２】
本発明の好ましい実施形態を参照しながら本発明を詳細に図示し、説明してきたが、当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなしに、形態および詳細を他の方法で種々に変更することができることを理解することができるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】地球の画像を入手する地球の軌道内の衛星の略図。
【図２】本発明のある実施形態の衛星のブロック図。
【図３】本発明のある実施形態の衛星画像に関連する位置座標を決定するための動作ステップのフローチャート。
【図４】その正確な位置が分かっている点をカバーしている参照画像。
【図５】本発明のある実施形態のいくつかの撮像エリアを含む経路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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