[發明專利]基于二階多項式無控制點區域網平差的歷史影像正射糾方法

在審

• 申請號: 201910796639.8
• 申請日: 2019-08-27
• 公開（公告）號: CN110631555A
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 周國清;李曉柱;蔣林軍
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: G01C11/04
• 分類號: G01C11/04;G06T5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于二階多項式無控制點區域網平差的正射糾方法。解決缺少成像參數的(歷史)影像的正射產品制作的難題。1、對缺失成像參數的(歷史)影像的充分研究和應用。2、從任意兩幅或多幅影像上測量足量的同名點構成加密點，區域網平差求解每幅影像的二階多形式成像模型系數和所有加密點坐標。3、實現歷史影像的正射糾正。利用本發明在無控制點條件下即可實現缺失成像參數的歷史影像的正射校正；本發明無需實地采集控制點，克服歷史影像控制點不易采集的困難，區域網平差計算簡單殘差并均勻分布了殘差，精度較高；本發明提高糾正效率，降低成本。

技術領域

本發明涉及攝影測量與遙感領域，特別涉及無控制點區域網平差理論，應用于歷史影像(影像成像參數未知)的正射糾正。

技術背景

由于研究需要，需要制作歷史(衛星或航拍)影像的正射影像產品。由于歷史衛星的各項參數未知，如內外方位元素和相機鏡頭畸變參數，所以在校正歷史影像的時無法使用如共線方程和有理函數模型這類需要衛星參數的方法。而多項式模型不依賴衛星的各項參數，只需要足夠量的控制點，因此該模型適合處理這些歷史影像。而由于歷史影像覆蓋區域的地容地貌發生改變，如巖溶地貌，丘陵，沙漠等地形，無法測量控制點。則在高差方面對影像產生的變形會處在重要地位，因此必須進行高差改正。所有未處理的影像產品都會出現由于地面起伏引起的像點位移，即投影差。對于相對于某一個基準面正負高差的存在，引起地面點在像片上與其在基準面上的垂直投影點在相片上的構象點之間產生直線位移。本文中對多項式模型加入高程項，建立三維二次多項式模型，以此進行影像的校正，達到消除變形影響的同時，消除高差項引起的變形。選擇添加加密點(TP)并進行區域網平差來獲取加密點的坐標值，并參與影像校正過程，如此則可以解決無控制點的問題。

發明內容

本發明提出了一種基于二階多項式無控制點區域網平差的正射糾方法，以解決缺失成像參數且無法量測控制點的歷史影像正射產品難以制作的問題。

具體步驟為：

1影像校正模型選擇

進行影像的校正，最基本的前提是建立對應有效的校正模型，到目前為止，影像校正模型已經產生了較多的種類，不同的專家有不同的分類意見，有的將模型分為：經驗模型和物理模型；有的則分為幾何模型和物理模型。一個校正模型的選擇很大程度要決定于衛星傳感器的投影方式，但通用模型則無需考慮這一點。對于不同影像產品，在校正時候選擇的模型可以不同，但一定要選擇合適的模型。由于衛星的各項參數未知，如內外方位元素和相機鏡頭畸變參數，所以在校正影像的時無法使用如共線方程和有理函數模型這類需要衛星參數的方法。而多項式模型不依賴衛星的各項參數，只需要足夠量的控制點，因此該模型適合處理這些歷史影像。由于無控制點，本發明為提高糾正精度，手動選擇加密點。選擇二階多項式模型無需過多控制點。

2控制點和加密點選取

由于無控制點，且無法實地測量GCP，可從歷史正射影像上選區控制點。控制點選取主要有：人工目視采集和圖像自動匹配。控制點的選擇需要注意的是點的特征、選點的數量和點的分布。影像上明顯的特征地物可以作為控制點的選擇，如主干道交叉口，建筑物邊角，河流交叉口和自然界形狀不規則的地物等。但往往需要根據影像的分辨率來選擇作為控制點的地物。使用多項式模型時GCP數量的選擇原則為(n+1)(n+2)/2，其中n為多項式的次數，二次多項式需要6個。但是往往根據原則選取的控制點數量來校正影像的效果不是最好的，所以在區域網平差模型情況下，可增設TP，一般為要求GCP點數的2倍到6倍。自動生成加密點，然后人工微調，控制點及TP的分布要盡量覆蓋整個影像區域，而且需要分布均勻，影像邊緣必須有足夠量的控制點。

因為區域網平差模型可以根據現有控制點坐標精確計算加密點的坐標值。而本發明選取的基于多項式正射糾正的區域網平差其本質屬于航帶法區域網平差。航帶法區域網平差模型將GCP視為“觀測值”，通過整體平差求解各非線性改正參數。根據本文使用的校正模型,即二次多項式正射糾正模型。