[發明專利]一種測繪衛星交匯誤差的自適應校正方法

有效

• 申請號: 201910563531.4
• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN110307858B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 滿益云;江志軍;李海超;張嘉雷;邊福強
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張曉飛

本發明一種測繪衛星交匯誤差的自適應校正方法，包括以下步驟：利用同一區域的任意左右視立體圖像，提出利用RPC參數和SRTM數據，在同名點匹配的基礎上，計算仿射變換基礎矩陣F，通過SIFT算法對左右視立體圖像進行關鍵點提取、匹配和優選，計算得到交匯誤差的平移校正矩陣T，通過平移校正之后使得其殘余誤差達到亞像素級，從而有效地保證高程精度。本發明不需要地面控制點，在多個不同基高比立體成像的情況下，自適應地進行交匯誤差校正，大幅度提高衛星測繪的高程精度。

技術領域

本發明涉及一種測繪衛星交匯誤差的自適應校正方法，屬于光學遙感衛星的技術領域，特別適用于測繪衛星高程精度的提升與保證。

背景技術

衛星立體測繪的基本原理如圖1所示，兩臺相機在衛星高度為H，基線長度為B(兩次成像的中心C₁和C₂點之間的距離)，B/H稱之為基高比。對高度為h的同一目標多次成像，利用左右視立體圖像之間的視差，進行相關處理重構高程信息h’。高程精度Δh主要取決于交匯誤差dx除以基高比B/H。尤其是基高比較小的時候，交匯誤差的要求更加苛刻嚴格。

為滿足大比例尺高精度衛星測繪的任務需求，在無地面控制點條件下，對衛星高精度姿態確定和穩定度提出了苛刻的要求，例如，假定衛星軌道高度500km，兩次立體成像的基高比0.6，要達到優于1m的高程精度，在不考慮其他誤差的條件下，交匯誤差至少優于0.6m，衛星的姿態確定精度需要優于0.2475角秒(6.8755﹡10^-5度)，已經超出了現有衛星姿態敏感器的測量和確定能力，將顯著地增加衛星系統的研制難度和成本。

對于已經發射上天在軌的高分辨率測繪衛星，通常需要利用地面采集的多個高精度控制點，對存在的交匯誤差進行有效校正，來提高測繪的高程精度。即使是目前在軌的高分辨率WorldView-3衛星，無控制點的平面定位精度也在3.5m左右，兩次立體成像的交匯誤差也將接近甚至超過3.5m，如果基高比為0.6，高程精度將達到6m左右，顯然滿足不了無控制點高精度測繪的需求。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有測繪衛星交匯誤差確定精度的不足，提供一種測繪衛星交匯誤差的自適應校正方法，利用對衛星同一區域的任意左右視立體圖像，提出利用RPC參數和SRTM數據，在同名點匹配的基礎上，計算仿射變換基礎矩陣F，通過SIFT算法進行關鍵點提取、匹配和分塊優選，計算得到交匯誤差的平移校正矩陣T，通過平移校正之后使得其殘余誤差到亞像素級，從而有效地保證高程精度。

本發明的技術方案是：一種測繪衛星交匯誤差的自適應校正方法，通過以下步驟實現：

(1)獲取高分辨率衛星的左右視立體圖像和對應的有理多項式相機模型RPC參數，對RPC參數求擬得到RPC^-1參數；

(2)計算得到仿射變換基礎矩陣F；

(3)計算得到交匯誤差的平移矩陣T；

(4)分別對左右視立體圖像進行平移矩陣T的校正處理。

所述步驟(2)中計算得到仿射變換基礎矩陣F的具體步驟為：

2.1)通過對同一個區域的左右視立體圖像以及左右視立體圖像的RPC參數，分別計算得到地理經緯度坐標范圍；利用SRTM數據，查詢得到多個均勻分布像素點的經緯度(λ，θ)和高度h；

2.2)對步驟2.1)得到的地理經緯度(λ，θ)和高度h，利用RPC^-1參數，求解得到圖像上的像素坐標(x，y)和高度h；

2.3)通過左右視立體圖像的多個同名匹配點(x_i，y_i，h_i；x’_i，y’_i，h’_i)，利用黃金標準算法，計算得到仿射變換基礎矩陣F。