[發明專利]內視場光學分割型大面陣CCD影像幾何拼接方法

有效

• 申請號: 201410131444.9
• 申請日: 2014-04-02
• 公開（公告）號: CN103925912A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 胡海彥;方勇;楊韞瀾;江振治;陳虹;蘇永憲;王刃;馬永社
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍總參謀部測繪研究所
• 主分類號: G01C11/04
• 分類號: G01C11/04;G06T5/50
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 彭冬英

1.一種內視場光學分割型大面陣CCD影像幾何拼接方法，其特征在于：該方法包括以下幾個步驟：

（1）量取各相鄰個子影像重疊區域內同名像點影像坐標，獲取相機廠商提供的子影像基準點的焦面位置坐標，定義子影像、同名像點及基準點的編號為：子影像標號編碼采用希臘字母（I、II、III……），同名點標號編碼采用阿拉伯數字（1、2、3……），基準點標號編碼采用英文大寫字母（A、B、C……）；

（2）基于拼接關系模型建立觀測方程組

確立拼接關系模型為二維等形變換，公式為

X=ax-by+T_X???（1）

Y=ay+bx+T_Y

其中，x，y為子影像坐標系坐標，X,Y為拼接后合成影像坐標系坐標，a,b,T_X,T_Y為4個變換參數，以此對子影像基準像點和相鄰子影像同名像點進行拼接關系設計

·第一種拼接關系設計——關于子影像基準像點

對于VI號子影像上的基準像點C有：

XC=aVIxCVI-bVIyCVI+TXVIYC=aVIyCVI+bVIxCVI+TYVI---(2)]]>

其中，為子影像VI上基準點C在其子影像坐標系下的像點坐標，X_C,Y_C則為基準點C在焦面上控制點位置的合成后影像坐標，為子影像VI的拼接參數，對于其它子影像上的基準點同樣都要按上式寫出一組對應的拼接關系方程組；

·第二種拼接關系設計——關于相鄰子影像同名像點

利用相鄰子影像上同名點所對應的合成后影像像點坐標相等這一條件列出拼接關系方程，對于相鄰子影像I和子影像II上的同名點1為有：

aIx1I-bIy1I+TXI-(aII-x1II-bIIy1II+TXII)=0aIy1I+bIx1I+TYI-(aIIy1II+bIIx1II+TYII)=0---(3)]]>

對于其它每對相鄰子影像，重疊區中出現的每個同名點可按上式寫出一組對應的拼接關系方程組，這樣，將所有基準點及同名像點所列出對應拼接關系觀測方程組進行組合，最后得到的觀測方程組矩陣形式為

_mAⁿ_nX¹=_mL¹+_mV¹????（4）

其中，系數矩陣A按照兩種拼接關系組建，X為所有子影像的拼接參數，L為由元素0和基準點焦面位置坐標組成的常量矩陣，V為殘差向量，m大小為同名點和基準點個數的兩倍，n大小為子影像數量的四倍；

（3）利用最小二乘法平差技術求解各個子影像到最終合成影像的拼接參數，并給出解算精度

所有觀測方程構建完畢后，每張子影像對應的拼接參數（a,b,T_X,T_Y）可通過最小二乘平差解求，這些參數確定了所有子影像到合成后影像的幾何拼接關系

_mAⁿ_nX¹=_mL¹+_mV¹，X=(A^TA)^-1(A^TL)

對拼接參數X的內部精度按如下公式計算：

V=AX-L???（5）

單位權標準差為：

S0=VTVr,r=m-n]]>

為(A^TA)^-1的第i行、第i列元素，

Sxi=S0Qxixi]]>

即為X中第i個拼接參數的內部精度；

（4）最后利用拼接參數對子影像進行變換和重采樣，從而完成各個子影像到最終合成影像的拼接

實際操作中應將這些拼接參數“反向”應用，公式（1）的矩陣形式如下：

XY=a-bbaxy+TXTY---(6)]]>

反向求解，得

xy=a-bba-1X-TXY-TY=1a2+b2ab-baX-TXY-TY---(7)]]>

使用尚未生成的拼接后影像某像素坐標（X，Y）及其對應子影像變換參數，通過公式（7）可計算出該像素所對應子影像上相應的像素位置，然后可采樣得到灰度信息，對于重疊區域所對應的拼接后影像，可在包含重疊區的任意子影像上采樣得到灰度值或進行灰度值的加權平均即可。