[发明专利]利用序列星载光学遥感图像计算地面点三维位置的方法

说明书

本公开提供了一种利用序列星载光学遥感图像计算地面点三维位置的方法，包括首先，提取地面点在每幅星载光学遥感图像上的二维图像坐标，利用每幅星载光学遥感图像所对应的星敏四元数参数，计算每幅星载光学遥感图像上地面点对应的三维辅助坐标；其次，根据每幅星载光学遥感图像对应的卫星位置和地面点对应的三维辅助坐标，计算任意两幅星载光学遥感图像构成的变换系数；最后，利用变换系数和卫星位置及地面点辅助坐标，计算地面点的三维位置。本公开应用了星载光学遥感图像的平台参数和相机参数直接显式地计算地面点的三维位置，不需要地面点的初始近似值，计算中也不需迭代和近似过程，有效简化计算过程，更加适合大规模工程化应用。

技术领域

本公开涉及遥感图像处理技术领域，尤其涉及一种利用序列星载光学遥感图像计算地面点三维位置的方法。

背景技术

星载光学遥感图像经过几何定位或几何校正后只能获取地面二维图像信息，为了得到地面的三维位置信息，一般需要采用立体相对的方法来得到地面点的三维信息。立体相对是根据获取的同一区域的两幅图像利用空间几何关系来计算地面点的三维位置，常规的处理流程是要经过相对定向和绝对定向两大过程，而每个过程均需要较为复杂的非线性迭代解算。基于两幅图像的立体相对所计算的地面点三维位置精度也较为有限，目前随着遥感的发展，对地面的某个点可以在多个时间上获取多幅光学遥感图像，遥感呈现出一定的大数据特点，这些覆盖同一区域的多幅光学遥感图像就构成了序列遥感图像(这儿序列图像的数量一般大于20幅)。由于这些序列光学遥感图像是对同一个地面点的多次重复观测，它们之间存在许多几何约束关系，充分应用序列图像间的空间几何关系就能提高地面三维位置解算精度，即序列化光学遥感图像计算的地面点三维位置要比常规两幅立体图像计算的三维位置精度高，而随着序列遥感图像数量的增加，三维位置精度也会随之提高，因此序列的光学遥感图像可以精化地面点的三维位置。

利用序列化的卫星光学遥感图像计算地面点的三维位置，也可以每次从序列图像中提取两幅图像进行常规的相对定向和绝对定向较复杂的非线性迭代解算过程，再将所有计算的结果整合求出地面点的最佳值，但是大数据量的序列化的图像会使计算过程十分复杂，不适合大规模工程化应用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种利用序列星载光学遥感图像计算地面点三维位置的方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种利用序列星载光学遥感图像计算地面点三维位置的方法，包括：步骤S10：提取地面点在每幅星载光学遥感图像上的二维图像坐标，利用每幅星载光学遥感图像所对应的星敏四元数参数，计算每幅星载光学遥感图像上地面点对应的三维辅助坐标；步骤S20：根据每幅星载光学遥感图像对应的卫星位置和地面点对应的三维辅助坐标，计算任意两幅星载光学遥感图像构成的变换系数；步骤S30：利用变换系数和卫星位置及地面点辅助坐标，计算地面点的三维位置。

在本公开的一些实施例中，步骤S10包括：步骤S11：提取地面点在每幅星载光学遥感图像上的二维图像坐标为(x_i，y_i)；步骤S12：每幅星载光学遥感图像所对应的星敏四元数参数为q0，q1，q2，q3；步骤S13：计算每幅星载光学遥感图像上地面点对应的三维辅助坐标，计算公式为：

其中，(X_i、Y_i、Z_i)为计算得到的每幅星载光学遥感图像上地面点对应的三维辅助坐标；i表示从1开始到n结束的星载光学遥感图像的索引序号；n表示序列星载光学遥感图像的总数；f表示星载光学遥感图像的对应的光学相机焦距。