[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

摘要

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。

主权项

基于几何约束的高分辨率光学卫星凝视影像配准方法，其特征是，包括：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：对每一对密集同名点对，将密集同名点的物方坐标带入所在影像对的自由网平差定向模型，求得像点像素坐标，记为(lnew,snew)，计算(lnew,snew)与密集同名点匹配的像素坐标(l,s)的坐标差，若坐标差大于2倍中误差，即剔除该密集同名点；所述中误差为所有密集同名点对的坐标差的中误差；所述密集同名点对的坐标差指密集同名点对的(lnew,snew)与像素坐标(l,s)的坐标差；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；所述对影像依次进行几何校正，具体为：根据自由网平差定向模型和DSM数据计算影像四角点的经纬度及高程坐标，求四角点的正北外接矩形，即几何校正后影像的地面覆盖范围；将地面覆盖范围划分格网块；对各格网块分别进行几何校正，具体为：采用直接线性变换模型建立格网块中点的像点坐标和物方点坐标的关联；根据数字表面模型数据生成地面覆盖范围内的高程最大值Hmax和高程最小值Hmin，并获得高程中值Hmid＝0.5*(Hmax+Hmin)；分别以Hmax、Hmin和Hmid为高程建立三层高程面，各高程面上均均匀选取数量相等、分布相同的若干虚拟控制点；利用自由网平差定向模型反投影计算虚拟控制点对应的像点坐标；利用虚拟控制点，采用个最小二乘法估计直接线性变换模型中的直接线性变换系数；利用直接线性变化模型将格网块内各点逐一反投影到原始影像，得到校正后影像每一个像素点在原始影像中的坐标；根据校正后影像每一个像素点在原始影像中的坐标和灰度进行灰度重采样获得各像素点对应的灰度值，将灰度值赋给校正后影像中对应的像素点。