[发明专利]基于几何约束的高分辨率光学卫星凝视影像配准方法

说明书

本发明公开了一种基于几何约束的高分辨率光学卫星凝视影像配准方法，包括：S100利用附加像方误差补偿的有理函数模型构建影像的自由网平差定向模型；S200基于自由网平差定向模型，对影像中最优交会条件的立体影像对进行密集匹配，获得密集同名点坐标；S300生成密集点云数据，对密集点云数据进行粗差点剔除，并生成数字表面模型数据；S400基于自由网平差定向模型和DSM数据，对影像依次进行几何校正。本发明利用几何定位一致性，实现了高分辨率光学卫星多角度凝视序列影像的高精度配准，解决了卫星平台控制不准、姿态测量不准引起的多角度凝视序列影像配准问题，可为后续应用提供高精度数据基础。

技术领域

本发明属于遥感卫星数据处理技术领域，更确切的说，本发明是在光学遥感卫星地面数据处理程中，采用的一种基于几何约束的高分辨率光学卫星凝视影像配准方法。

背景技术

随着分辨率的逐步提高，为了弥补成像幅宽减小带来的成像效率降低的不足，高分辨率遥感卫星对平台敏捷性能的要求不断提高，使其能快速机动成像满足对目标区域大范围或多角度等成像需求。凝视成像模式是一种光学卫星敏捷成像模式，通过调整卫星平台姿态，卫星在飞行轨道上的不同位置可从不同角度对同一地区成像，获取同一地区的多角度凝视序列影像，为动目标检测、三维建模等应用提供数据来源。然而，在不同角度成像时，由于卫星对地成像存在指向误差，不同视角成像的姿态观测误差也不尽相同，导致获取的多角度序列影像间存在配准误差，无法直接使用，因此需对多角度凝视序列影像进行高精度配准处理，以满足后续应用的对影像间配准精度的需求。

现有的序列影像配准方法多采用像方配准方法。通过匹配影像间的同名点，然后建立像方仿射变换模型，补偿影像间相对误差，最后选取基准影像，对其他影像进行校正来实现序列影像间的配准。但由于高分辨率影像尺寸大，行列数可达数万以上，单一二维像方仿射变换无法补偿影像间的变形。同时考虑中心投影成像特性，对于地形起伏较大、建筑物较高的地区，由于不同角度成像导致影像间的投影差也是凝视成像的一个特点，像方配准方法可能会改变影像投影特性。

在高精度在轨几何定标、高精度定轨、定姿等技术的支持下，可建立严密几何成像模型，继而生成其替代模型—有理函数模型(rational function model，RFM)。高分辨率卫星影像通过RFM即可直接建立像点与地面点的坐标关系。因此可以基于凝视影像间几何定位一致性的约束来实现多角度凝视序列影像的配准。

发明内容

针对凝视成像模式获取的多角度序列影像配准问题，本发明提供了一种基于几何约束的高分辨率光学卫星凝视影像配准方法。

本发明提供的基于几何约束的高分辨率光学卫星凝视影像配准方法，包括步骤：

S100利用附加像方误差补偿的有理函数模型对影像进行自由网平差定向，获得各影像对的自由网平差定向模型；所述影像为多角度凝视序列影像；

S200基于自由网平差定向模型，对影像中最优交会条件的立体影像对进行密集匹配，获得密集同名点坐标；所述最优交会条件的立体影像对同时满足原则(1)和原则(2)：

原则(1)为：根据地形情况立体影像对的交会角为10度～45度，对平坦地区，立体影像对的交会角为30度～45度，对于地形起伏大的地区，立体影像对的交会角为10度～30度；

原则(2)为：立体影像对为影像序列中成像俯仰角大小绝对值最接近的一组影像；

S300基于自由网平差定向模型和密集同名点坐标生成密集点云数据，对密集点云数据进行基于几何约束的粗差点剔除，根据粗差点剔除后的密集点云数据生成数字表面模型数据；

所述对密集点云数据进行基于几何约束的粗差点剔除具体为：