[发明专利]一种利用加权多项式模型实现遥感影像几何校正的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用加权多项式模型实现遥感影像几何校正的方法，属于信息处理技术领域。

背景技术

遥感影像都存在几何变形，其来源主要包括卫星平台、传感器、地球形状，大气层和地图投影性质等。当前多源遥感数据融合、集成、管理和分析技术的发展，使得对卫星遥感影像的几何校正变得更加重要。

卫星遥感影像的几何校正模型主要可分为物理模型和经验模型。用物理模型对卫星影像进行几何校正需要知道卫星轨道、姿态等卫星星历数据和传感器校准参数等信息。对于我国政府资助的航天器，可以通过授权获取这些校准参数和星历数据，但对于新的大量的商用航天器和外国政府资助的一些航天器，这些校准参数和卫星星历数据是禁止用户使用的；同时，物理模型复杂度高，且不同传感器需要变换不同的实时数学模型。这些都使得几何校正物理模型的应用受到较大限制。

由于上述物理模型的不足，近年来本领域已开始大规模研究如何应用通用的经验模型进行高分辨率遥感影像几何校正。各种经验数学模型，如多项式变换、仿射变换、直接线性变换、有理函数变换等，均被尝试用来表达影像空间点与对应地物空间点之间的关系。这些经验模型的使用示例与精度水平可以在以下文献中查到：[1]Fraser，C.S.，and Hanley，H.B.2005.Bias-compensated RPCs for sensor orientation ofhigh-resolution satellite imagery.Photogrammetric Engineering and RemoteSensing，71(8)：909-915；[2]Fraser，C.S.，Baltsavias，E.，and Gruen，A.2002.Processing of Ikonos imagery for submetre 3D positioning and building extraction.Isprs Journal of Photogrammetry and Remote Sensing，56(3)：177-194；[3]Grodecki，J.，and Dial，G.2003.Block adjustment of high-resolution satelliteimages described by rational polynomials.Photogrammetric Engineering andRemote Sensing，69(1)：59-68；[4]Shi，W.Z.，and Shaker，A.2003.Analysis ofterrain elevation effects on Ikonos  imagery rectification accuracy by usingnon-rigorous models.Photogrammetric Engineering and Remote Sensing，69(12)：1359-1366。

上述用经验模型对卫星遥感影像做几何校正时，都是以地面控制点(Ground ControlPoint，GCP)为基础的。控制点主要记录了同一地物在影像空间与地物空间中的坐标，经验模型主要利用控制点的信息，计算出对应的校正模型参数，然后利用得到的模型参数，再对遥感影像进行几何校正。

但当前应用的几何校正经验模型(如多项式函数模型)，其蕴含的基本假设是所有的控制点精度等级相同。然而在实际应用过程中，控制点精度很可能存在差异：首先，控制点来源不同产生精度差异，如GPS采集的控制点和地形图上采集的控制点精度不同；第二，不同系统采集的控制点有精度差异，如差分GPS和非差分GPS；第三，控制点选取是人工干预过程，控制点的影像匹配难度不同也会造成控制点的几何精度不同，如易于识别的交叉控制点一般精度较高。有经验的控制点选取专家往往能够根据控制点匹配难度差异确定控制点几何精度的相对大小。

现有的几何校正经验模型(如多项式函数模型)主要缺点有：(1)当控制点精度具有较大差异时(例如用GPS采集的控制点与从地形图上采集的控制点)，现有经验模型无法区分不同精度控制点，只以同精度等级来进行几何校正；(2)在对遥感影像应用现有经验模型进行几何校正时，利用具有精度差异的控制点，极端情况下可能使得高精度的控制点处残差较大，精度高的控制点可能被当成粗差过大而剔除；(3)当同时具有不同精度控制点时，如果强制使用现有多项式函数模型进行校正，校正结果几何精度较差，且结果精度稳定性较差。

发明内容