[發明專利]一種結合立體像對的激光高度計高程控制點生成方法

有效

• 申請號: 201610019708.0
• 申請日: 2016-01-13
• 公開（公告）號: CN105547244B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 王建宇;楊貴;邱振戈;謝鋒;舒嶸
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00;G01S17/02;G01S7/48
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司31213
• 代理人: 郭英

技術領域

本發明屬于遙感對地觀測技術領域，具體涉及一種結合立體像對的激光高度計高程控制點生成方法。

背景技術

為了提高立體測圖衛星的精度，亟需研究和解決雙線陣點云生產過程中所面臨的一系列關鍵技術問題，其中一項重要內容就是使用國產激光高度計提供精確的廣義高程控制點，作為立體測圖衛星的高程控制點，從而提高雙線陣圖像的測圖精度。

要實現國產激光高度計在不同地形之下的每一次都能夠得到正確的波形分解結果，并最終準確得到每一個像點/地物所對應的高程，對足印相機與雙線陣圖像的匹配技術、雙線陣圖像點云生產技術、波形分解技術、波形分解結果與地面點對應技術等均提出了較高的要求。由于衛星姿態測量的誤差，激光出射點的測量誤差，直接得到的激光指向存在較大誤差，需要通過足印相機圖像與雙線陣圖像進行匹配得到激光的精確指向，以及其光斑內對應的地物。并且由于國產衛星激光高度計只有一個全波形數據，無法知道光斑內每一個點的高程，需要在輔助數據的支持下確定光斑內每一個像點的高程，從而得到廣義高程控制點。

由全波形的激光回波數據生成控制點的技術至關重要，若直接使用波形分解方法對激光回波進行分解，只能知道每一種高程在光斑內部所占的比重，無法知道每一個回波具體針對的是哪一個面片/像點。甚至可能有多個面片的回波耦合到同一個分解后的波形信息當中，無法進行區分。

傳統獲取高程控制點的方法為水準測量的方法，雖然水準測量方法能夠比較高精度的獲取高程控制點，但是人工測量的方法不能滿足大面積測圖的需要，另外人工測圖需要花費大量人力、物力和財力，同時實地測量的方法不能在全球范圍內獲取高程控制點。由于激光雷達能夠比較準確的獲取地物的高程信息(星載激光雷達高程定位誤差<0.3m)，因此利用星載激光雷達技術能夠在全球范圍內進行廣義高程控制點的獲取，不僅可以節省大量人力物力，同時解決了全球范圍內高程控制點提取的問題。

相比于小光斑激光雷達(光斑直徑0.2m-2m)，大光斑激光雷達能夠更大范圍的獲取地表反射數據，更加適用于大范圍的觀測，特別是在全球廣義高程控制點提取過程中，大光斑激光雷達更有優勢。同時由于大光斑激光雷達光斑覆蓋地面面積較大，在地物比較復雜的區域波形也會比較復雜，造成波形分解難度增加。由于采用激光雷達同軸足印相機與立體相機影像配準方法獲取激光光斑地面位置，因此平面定位精度由立體相機的定位精度決定。

發明內容

本發明所要解決的問題是：提供一種結合立體相機影像的激光高度計廣義高程控制點生成方法。

結合立體像對的激光高度計高程控制點生成方法，包括以下步驟：

(1)將立體相機影像與大光斑激光雷達同軸的足印相機影像進行配準，得到激光的指向信息；具體步驟如下：

(1-1)對同軸相機影像進行重采樣，使其分辨率與立體相機影像一致；

(1-2)采用圖像匹配算法進行影像之間的匹配，獲取得到影像之間的對應關系；

(1-3)通過最小二乘方法剔除匹配誤差比較大的點獲取較準確的影像匹配點；

(1-4)通過影像匹配點獲取影像匹配關系；

(1-5)結合軌道的位置，根據匹配到的激光指向位置，計算得到激光的指向信息；

(2)根據雙線陣立體相機獲取密集高程點云數據，具體步驟如下：

(2-1)根據立體相機影像與大光斑激光雷達同軸的足印相機影像進行配準的結果，以匹配位置為中心，設置一個光斑大小的緩沖區；

(2-2)對立體相機影像的前視和后視圖像進行匹配，對包含于緩沖區內的任意一個像點，對前視和后視的圖像進行匹配；

(2-3)根據匹配得到的像對在各自掃描行上的瞬時成像姿態和相機參數，計算像點的粗略高程；

(2-4)重復步驟(2-1)-(2-3)，得到激光光斑范圍內每一個像點的高程；

(3)通過對在足印內的點云數據按高程進行分類，得到光斑內不同高程地物類別數目；方法步驟如下：

(3-1)根據各個像點的高程大小，將其按照高程的大小分為五等；

(3-2)根據每一類所有像點的高程計算類中心的高程；

(3-3)根據任意兩類類中心高程的差異判斷是否合并，若高程差小于0.1m，則對兩類點云進行合并，若高程大于等于0.1m，則不合并；

(3-4)根據每一類3-點云的高程的方差分布決定是否，若方差大于0.1m，則將該類拆分為兩個新的類，若方差小于等于0.1m，則不進行拆分；