[发明专利]一种基于地面高温点的宽覆盖相机几何定位方法

权利要求书

1.一种基于地面高温点的宽覆盖相机几何定位方法，其特征在于包括以下步骤:

1)构建地面高温点数据库，在全球范围内统计地面的油井，高温烟囱，核电站或活火山等高温点位置的经纬度和高程信息，并对其进行编号，构建地面高温点数据库；

2)对云层遮挡的遥感影像进行云层消除处理，具体步骤为：

2-1)采用同态滤波的方法消除薄云影响；

2-2)对于厚云覆盖的区域，联合利用多源遥感影像进行去云处理，具体步骤如下：

2-2-1)对多源遥感影像，采用概率松弛匹配法进行配准；

2-2-2)采用仿射变换和双线性内插方法对配准图像进行纠正；

2-2-3)采用直方图匹配和灰度加权内插方法对纠正图像进行辐射改正，消除云层影响；

3)根据高温点的位置信息，在高分辨率高精度遥感图像上进行标注；

4)在相机视场内，采用基于海岸线、河流和山脉轮廓特征的方法，实现热红外和可见谱段高分辨率高精度遥感图像间配准，具体步骤为：

4-1)采用维纳滤波器分别对可见与热红外图像进行降噪处理；

4-2)通过Canny算子检测图像边缘、轮廓特征；

4-3)基于Hausdorff距离进行轮廓线匹配，实现图像配准；

5)计算热红外图像中目标点和标记点之间的欧式距离D，满足阈值要求：D≤3δ时，其中δ为谱段间配准精度，取1个像元，识别成功；

6)以识别后的地面高温点集为参考，构建有理函数模型求解其参数矩阵，实现对地目标高精度定位；具体步骤如下：

6-1)构建有理函数模型：

式中，(X_n,Y_n,Z_n)，(x_n,y_n)分别为地面点坐标(X,Y,Z)，像点坐标(x,y)经平移和缩放后的正则化坐标，取值为[-1,1]；Q₁(X_n,Y_n,Z_n)表示如下：

Q₁(X_n,Y_n,Z_n)＝a₀+a₁Z_n+a₂Y_n+a₃X_n+a₄Z_nY_n+a₅Z_nX_n+a₆Y_nX_n+a₇Z_n²+a₈Y_n²+a₉X_n²+a₁₀Z_nY_nX_n+a₁₁Z_n²Y_n+a₁₂Z_n²X_n+a₁₃Y_n²Z_n+a₁₄Y_n²X_n+a₁₅Z_nX_n²+a₁₆Y_nX_n²+a₁₇Z_n³+a₁₈Y_n³+a₁₉X_n³ (2)

其中，将a_j(j＝0～19)替换为b_j(j＝0～19)可得Q₂(X_n,Y_n,Z_n)，同理，将a_j(j＝0～19)替换为c_j(j＝0～19)可得Q₃(X_n,Y_n,Z_n)，将a_j(j＝0～19)替换为d_j(j＝0～19)可得Q₄(X_n,Y_n,Z_n)，取b₀，d₀值为1；

6-2)由(1)式可得：

可得误差方程为：

V＝Bx-l,P (4)

式中，

x＝[a₀ a₁ … a₁₉ b₁ … b₁₉ c₀ c₁ … c₁₉ d₁ … d₁₉]^T为有理函数模型的系数矩阵,l＝[F_x⁰,F_y⁰]^T为利用物方坐标当前值求得的误差向量,P为虚拟观测值F_x，F_y的权矩阵，这里设为单位矩阵；由此得到法方程：

B^TPBx＝B^TPl (5)

6-3)采用步骤(5)中识别的参考点，根据最小二乘平差原理求解该函数模型的参数估计值为:

x＝(B^TPB)^-1B^TPl (6)

式中x即为模型系数矩阵；由于参考点分布不均匀或者模型的过度参数化会引起法方程的病态，导致模型参数求解不稳定，这里采用岭估计的方法修正：

x＝(B^TPB+kE)^-1B^TPl (7)

式中，x为模型系数矩阵，E为单位矩阵，k值可由L曲线法求得；求得模型参数后利用该有理函数模型实现高精度对地目标定位。