[發明專利]基于RPC定位模型的星載視頻穩像方法及系統

有效

• 申請號: 201710297698.1
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107040695B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 張過;蔣永華;汪韜陽;崔子豪;徐凱
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H04N5/21
• 分類號: H04N5/21
• 代理公司: 42222 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 胡艷

1.基于RPC定位模型的星載視頻穩像方法，其特征是，包括：

步驟1，構建星載視頻影像序列中各幀影像的RPC模型，本步驟進一步包括：

1.1 建立視頻相機的嚴密成像幾何模型，所述的嚴密成像幾何模型表示了各幀影像的像點坐標與地面點坐標的數值關系；

1.2 建立各幀影像的RPC模型，具體為：

1.2.1 根據嚴密成像幾何模型，分別計算各幀影像上、下、左、右四個角點的地面點坐標，將地面點坐標轉換成地理坐標；根據四個角點的地理坐標獲得幀影像區域的地理范圍；從SRTM數據上讀取該地理范圍的影像，并計算該地理范圍的高程范圍；

1.2.2 對各幀影像進行虛擬控制格網劃分，根據嚴密成像幾何模型計算格網上各網格點的地面點坐標，并轉換成地理坐標，獲得形如(x,y,lat,lon,h)的網格點，即控制點；其中，(x,y)表示控制點的影像坐標，(lat,lon,h)表示控制點的地理坐標；

1.2.3 根據各控制點的(x,y,lat,lon,h)，采用最小二乘法求解RPC模型中的有理多項式系數；

步驟2，星載視頻影像序列中幀影像的匹配，本步驟進一步包括：

2.1 星載視頻影像序列中任選一幀影像作為基準影像；

2.2 星載視頻影像序列中基準影像以外的影像記為其余影像；對各其余影像，利用SIFT特征匹配法，分別將各其余影像與基準影像進行匹配，得到各其余影像與基準影像的同名點集；

步驟3，星載視頻影像序列中幀影像的定向，本步驟進一步包括：

3.1 計算各基準影像同名點的地理坐標，并獲得其余影像的控制點；具體為：

記(x_lm,y_lm)為基準影像同名點的影像坐標，(x_rm,y_rm)為基準影像同名點對應的其余影像同名點的影像坐標；

3.1.1 構建影像坐標(x,y)與地理坐標(lat,lon,h)間的關系式記為式(1)；采用嚴密成像幾何模型計算基準影像上、下、左、右四個角點的地理坐標(lat,lon,h)，根據四個角點的影像坐標(x,y)和地理坐標(lat,lon,h)，計算仿射變換參數f₀、f₁、f₂、g₀、g₁、g₂：

3.1.2 根據基準影像的同名點的影像坐標(x_lm,y_lm)，采用式(1)獲得基準影像同名點的地理坐標；

3.1.3 根據基準影像同名點的地理坐標，采用RPC模型獲得對應的影像坐標

3.1.4 令其中，GSD表示影像的地面分辨率，單位：米；根據采用式(1)獲得的基準影像同名點的地理坐標(lat,lon,h)構建地面點，所構建的地面點的地理坐標分別為(lat+Δlat,lon+Δlon,h)_e、(lat+Δlat,lon-Δlon,h)_e、(lat-Δlat,lon+Δlon,h)_e，采用RPC模型獲得所構建的四個地面點對應的影像坐標；根據所構建的四個地面點的影像坐標和地理坐標，更新式(1)的仿射變換參數；

3.1.5 重復子步驟3.1.2～3.1.4，直至x_lm與的差值以及y_lm與的差值均小于預設閾值，結束迭代，當前地理坐標即基準影像同名點的地理坐標；

3.1.6 將基準影像同名點的地理坐標賦值給其所對應的其余影像同名點，獲得其余影像同名點的(x_rm,y_rm,lat,lon,h)，其余影像同名點的(x_rm,y_rm,lat,lon,h)構成其余影像的控制點；

3.2 根據其余影像的控制點計算其余影像的RPC模型像方補償參數；

步驟4，基于其余影像的RPC模型像方補償參數，對其余影像進行幀影像重采，獲得重采影像，即穩像影像。