[發明專利]基于圖像特征配準的航空多光譜遙感影像幾何精校正方法

無效

• 申請號: 201210034053.6
• 申請日: 2012-02-15
• 公開（公告）號: CN102609918A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 王迪峰;潘德爐;沈亮;毛志華;龔芳
• 申請（專利權）人: 國家海洋局第二海洋研究所
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及遙感技術領域，尤其涉及一種基于圖像特征配準的航空多光譜遙感影像幾何精校正方法。

背景技術

在航空遙感中，由于海面上空氣流動復雜、波動大，飛機飛行姿態易受影響，使得機載多光譜遙感掃描儀成像姿態不穩定，圖像幾何畸變嚴重，在數據應用前必須首先進行幾何校正。但由于部分多光譜遙感掃描儀未帶有IMU/POS(Inertial?Measurement?Unit/Position?and?Orientation?Solutions)等姿態角測量設備，給幾何校正帶來了極大挑戰。本發明是一種無姿態信息條件下的基于圖像特征配準的航空多光譜遙感影像幾何精校正方法。

國外機載多光譜掃描圖像幾何特性的研究開展較早，從20世紀60年代開始，一直為人們所關注。傳統的幾何糾正方法，利用參考點和最小二乘法擬合求取空間轉換多項式，經過插值求得校正圖像。該法能在一定程度上消除圖像的整體畸變，但對參考點要求較高，且多為野外測量參考點坐標，人力物力消耗大。

早期的幾何校正方法僅利用控制點和最小二乘法擬合求取空間轉換多項式，經插值求得校正圖像，但對于由平臺姿態、運動變化引起的高頻畸變則無法消除。到了1990年，B.J.Devereux等提出了匹配Delannay三角形的機載多光譜掃描圖像幾何畸變校正方法^[1]。與傳統方法相比，該方法雖在精度上略有提高，但同樣需選取大量的控制點以形成三角形聯網。另一類校正方法稱非參數校正方法^[2]，將原始圖像和校正圖像空間坐標間的差異視為二維隨機場，其利用一組控制點，對每一點計算其原始空間坐標與校正空間坐標的差值，通過加權平均來完成幾何校正，權因子與至每個GCP的距離成反比。隨著慣導系統以及GPS定位技術的發展，從空間實現象元點幾何定位已成為可能。美國、加拿大等歐美國家具有先進的POS/DG(Position?and?Orientation?Solutions?for?Direct?Georeferencing)等測量飛行姿態角的設備，建立了相應的校正模式，對沒有姿態角的情況研究較少。

在我國，機載多光譜掃描圖像幾何特性研究起步較晚。其中中科院上海技術物理所研制的一個機載多光譜成像儀OMIS系統，該系統將成像技術和光譜技術結合在一起，在連續光譜段上對同一地物同時成像。對OMIS數據，人們做了一些航拍變形校正探討。郭小方^[3]詳細分析了導致機載多光譜掃描圖像幾何畸變的因素，包括三個飛行姿態角變化、速高比不定、地面起伏等。張靜波^[4]利用OMIS數據，針對中低空機載成像光譜圖像正切投影變形等幾何失真因素，建立了航空高光譜圖像單因素幾何校正模型，得出一種幾何畸變綜合校正方法，其中正切校正模式原理是：以掃描線中心像元為起點，利用重采樣技術，以中心像元大小為定步長，分別向掃描線兩端展點，然后進行插值運算求出定步長各像元的灰度值。由于中心像元大小為定步長，向掃描線兩端展點的方法是一樣的。該方法基本消除了正切畸變，效果較好，但沒有完成最后的精校正。袁修孝^[5]構建了類似的推掃式傳感器糾正方程，不過該方程更多是利用成像數學關系，考慮地表情況不多。

針對海洋遙感圖像參考點難以提取的情況，毛志華^[6]提出了一種利用海岸線選參考點的方法，將海岸線的拐點等設為參考點來校正衛星遙感數據。劉濤^[7]利用航空多光譜遙感器附帶的GPS數據和飛行參數，提出反演飛機姿態幾何糾正法。該法首先對原始數據進行剔除輔助數據、消除時間延遲、轉換地理坐標系、GPS插值處理等預處理，接著給出一種飛機可能的飛行模式。該模式假設飛機在一秒內做圓周運動，然后利用飛行動力學原理，反演出滾動角(掃描儀的側翻角)、俯仰角等姿態參數。最后利用構象方程，計算像元坐標。在沒有姿態角的情況下，該法進行了幾何校正的探索性研究，校正精度比以往的兩秒校正模式有很大提高，很好的解決航空多光譜遙感影像幾何粗校正問題。為滿足生產需求，我們需要在此基礎上進行幾何精校正。

相對航空遙感平臺，高精度高分辨率衛星SPOT等航天遙感器軌道高、成像穩定、幾何變形較小，因此可以采用與高分辨率衛星影像配準的方法，糾正航空多光譜遙感圖像變形。

參考文獻：