[发明专利]一种面向高山地区的遥感影像几何纠正方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星遥感影像几何纠正处理方法，用于遥感标准几何纠正数据产品的生产，属于遥感测绘领域。

背景技术

遥感影像的几何纠正处理是遥感影像预处理的一个关键步骤，是遥感定量分析、变化监测以及专题信息提取等遥感应用分析的前提。遥感影像几何纠正的目的是校正卫星影像成像过程中由传感器姿态、地球自转、地球曲率、地形起伏等因素引起的图像相对于地面目标的几何偏移，按照类型可以分为系统畸变和外部畸变。系统畸变主要包括比例尺畸变、扫描线畸变、摄影中心偏移等，这些误差是可预测和处理的，从卫星地面站获取的遥感数据大多是经过系统纠正的1B级产品。外部畸变指的是由传感器姿态变化、地球曲率、地形起伏等因素引起的形变。目前几何纠正方法主要解决的是外部畸变的问题。传统的几何纠正方法的技术流程是先几何精纠正后地形误差改正。高山地区地形起伏较大，对于刈幅较宽、中等分辨率的资源遥感卫星数据而言，由地形起伏引起的几何畸变是非线性的，且几何畸变的大小随着高度、坡度的变化而变化（图2）。这种由地形高差引起的非线性畸变不利于控制点的精确选取，影像几何精纠正的精度不稳定，给后续的正射处理带来较大的几何误差。特别是在缺乏卫星星历和传感器姿态参数的情况下，传统的几何纠正方法很难解决这种非线性几何畸变的问题。本发明提供一种针对地形起伏较大的山区影像几何纠正方法，用于高山地区的高精度遥感制图。

发明内容

本发明的目的是提供一种面向高山地区的遥感影像几何纠正方法，该方法针对高山地区遥感影像中存在的非线性地形畸变的问题，在影像几何纠正的过程中，采用了先计算地形起伏引起的非线性几何偏差再消除影像线性系统误差的思路。在使用基准正射影像对待纠正的目标影像进行几何纠正之前，先根据目标影像成像几何关系，计算基准影像在不同高度下的几何偏移，生成高差计算表，并以此模拟基准影像未地形纠正之前的状态；然后再对目标影像和模拟基准影像进行精配准，使目标影像与模拟影像的几何偏差在规定范围内；最后按照高差计算表逐像素反算目标影像由地形起伏引起的几何偏移，从而生成高山地区的几何精纠正产品。该方法重点解决地形崎岖条件下遥感影像的非线性几何畸变的问题。

本发明所述的一种面向高山地区的遥感影像几何纠正方法，按下列步骤进行：

a、首先按照纠正影像（3）的空间信息对基准影像（1）和数字高程模型（2）进行投影变换和裁剪操作，并按照纠正影像（2）的空间分辨率进行重采样，使基准影像（1）与纠正影像（3）具有相同的空间范围和分辨率；

b、根据纠正影像（3）的成像几何关系模拟基准影像（1）在不同高度下的几何偏差，生成高差计算表（5）；

c、根据高差计算表（5）和数字高程模型（2）对基准影像（1）进行高程偏差模拟，生成基准影像（1）未地形几何纠正时的模拟影像（4）；

d、将模拟影像（4）与纠正影像（3）进行几何精纠正，生成与模拟影像精确配准的影像（6），影像匹配的几何精度控制在1个像素之内；

e、将影像（6）按照步骤c进行地形偏差纠正，生成最终的几何纠正影像。

所述方法中，步骤b中利用卫星传感器成像几何关系和数字高程模型（2）数据逐像素计算基准影像（1）在不同高度下的几何偏差，生成高差计算表（5），并按照扫描方向逐像素模拟基准影像（1）高差改正前的影像（4）。

所述方法中，步骤b中影像（4）的高差改正表对影像（6）进行逐像素地形偏差解算，从而得到纠正影像（3）的几何纠正结果。

所述方法中，步骤d中，采用基准影像与目标影像的几何精配准的技术流程是，模拟影像（4）在基准影像（1）的基础上增加地形偏差后，消除了模拟影像（4）与纠正影像（2）之间存在的非线性高程偏差，两者的几何偏差只剩余仿射变换偏差和残存的系统误差。

本发明所述的一种面向高山地区的遥感影像几何纠正方法，所述方法中，步骤a将基准影像（1）重采样到纠正影像（3）相同的分辨率，并按照影像（3）的地理范围进行裁剪，从而使步骤d自动影像匹配时快速地找到同名像点，另外，只需基准影像与目标影像重叠部分的数据进入运算，可以大大减少实际运算量；

所述方法中，步骤b中地形偏差的计算只跟传感器成像时的几何位置相关，因此保持目标影像上所有可能高程范围内的偏差即可满足该类传感器在所有地形偏差的解算，可大大地提高运算效率。例如，地球上陆地表面的高程范围可设为[-500,9000]，可满足所有地形条件下地形偏差的解算；