[發(fā)明專利]一種搭載高光譜設(shè)備的無人機(jī)影像自動(dòng)化校正方法

在審

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• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112381882A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 康苒;徐天河;龍霞;劉博威;周珊羽
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 廈門一創(chuàng)聯(lián)智知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 35252
• 代理人: 楊玉蓉

本發(fā)明涉及一種搭載高光譜設(shè)備的無人機(jī)影像自動(dòng)化校正方法，包括以下步驟：S1、從無人機(jī)高光譜影像數(shù)據(jù)的元信息文件中提取曝光時(shí)間；S2、從無人機(jī)高光譜影像的定標(biāo)文件中提取定標(biāo)系數(shù)；S3、計(jì)算整幅影像每個(gè)像元的的輻射亮度值；S4、在最大輻射亮度值和最小輻射亮度值之間取中值，大于中值的部分為白板區(qū)域，對白板區(qū)域的輻射亮度值取中值作為白板的輻射亮度值；S5、獲取每個(gè)像元的地表反射率；S6、對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行評估，對原始姿態(tài)定位數(shù)據(jù)進(jìn)行一階導(dǎo)數(shù)變換；最后，基于跳變點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行插值。有效提高對地觀測精度，能夠快速實(shí)現(xiàn)無人機(jī)高光譜影像逐像元地自動(dòng)化預(yù)處理，克服了現(xiàn)有方法校正精度較低、速度慢等問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無人機(jī)高光譜領(lǐng)域，具體是一種搭載高光譜設(shè)備的無人機(jī)影像自動(dòng)化校正方法。

背景技術(shù)

目前，無人機(jī)搭載相機(jī)是獲取小面積地物信息的一種方便、快捷的方法，而高光譜影像具有光譜、空間分辨率高、圖譜合一、操作方式靈活的技術(shù)優(yōu)勢，能夠更精確、快捷的獲取地物潛在信息。無人機(jī)與高光譜的結(jié)合創(chuàng)新了遙感領(lǐng)域的新技術(shù)，但隨之而來的是大數(shù)據(jù)、信息自動(dòng)化處理等新挑戰(zhàn)。

與現(xiàn)有相對穩(wěn)定的航空航天平臺相比，無人機(jī)在低空更容易受到大氣湍流的影響，由此造成的傳感器不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的嚴(yán)重幾何失真。嚴(yán)重的云臺抖動(dòng)會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集異常，這使得后續(xù)正射校正變得十分困難。此外，精度較低的GNSS/IMU模塊會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的幾何問題，致使數(shù)據(jù)存在嚴(yán)重的漂移、跳變、漏記、錯(cuò)記等問題。

現(xiàn)有的無人機(jī)高光譜相機(jī)的正射校正方法，需要手動(dòng)輸入幾何、大氣參數(shù)等，包括高程、觀測方位、像素經(jīng)緯度以及各種補(bǔ)償參數(shù)，這種校正方式，通常無法自動(dòng)讀取相關(guān)信息，且僅針對一次性采集數(shù)據(jù)，普適性較差，輸入?yún)?shù)繁瑣且計(jì)算麻煩，處理效率不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種搭載高光譜設(shè)備的無人機(jī)影像自動(dòng)化校正方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種搭載高光譜設(shè)備的無人機(jī)影像自動(dòng)化校正方法，其特征在于，所述搭載高光譜設(shè)備的無人機(jī)影像自動(dòng)化校正方法包括以下步驟：

S1、從無人機(jī)高光譜影像數(shù)據(jù)的元信息文件中提取曝光時(shí)間；

S2、從無人機(jī)高光譜影像的定標(biāo)文件中提取定標(biāo)系數(shù)；

S3、將提取的曝光時(shí)間和定標(biāo)系數(shù)以及獲取的無人機(jī)高光譜影像元數(shù)據(jù)和暗電流數(shù)據(jù)根據(jù)輻射定標(biāo)公式計(jì)算整幅影像每個(gè)像元的的輻射亮度值；

S4、在最大輻射亮度值和最小輻射亮度值之間取中值，大于中值的部分為白板區(qū)域，剔除異常值，對白板區(qū)域的輻射亮度值取中值作為白板的輻射亮度值；

S5、根據(jù)大氣校正中的平場校正公式，讀取計(jì)算完成的影像輻射亮度值和白板輻射亮度值，進(jìn)行大氣校正，獲取每個(gè)像元的地表反射率；

S6、讀取每幅影像的imu-gps文件、setting文件、DEM文件，對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行評估，進(jìn)行最小二乘差值計(jì)算；然后，對原始姿態(tài)定位數(shù)據(jù)進(jìn)行一階導(dǎo)數(shù)變換，基于3σ原則進(jìn)行粗差剔除處理，篩選出跳變點(diǎn)位置，即精準(zhǔn)定位/姿態(tài)數(shù)據(jù)；最后，基于跳變點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行插值。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述輻射定標(biāo)公式為：

ρ_radiance＝(DN_data-DN_darkcurrent)×CFF_sensorconfig/t_e

其中：ρ_randiance為傳感器獲取的光譜輻射亮度值，單位是mW(cm²·sr·μm)；

DN_data為采集的無人機(jī)高光譜圖像上像素對應(yīng)的DN值；