[發明專利]一種多視角衛星影像立體像對優化選擇方法

有效

• 申請號: 202210550358.6
• 申請日: 2022-05-20
• 公開（公告）號: CN114998397B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 鞏丹超;劉松林;張威;單非非
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍61540部隊
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33;G06T7/35
• 代理公司: 北京市領專知識產權代理有限公司 11590
• 代理人: 吳波

本發明屬于攝影測量與遙感領域，公開了一種多視角衛星影像立體像對優化選擇方法，包括基于重疊度的像對初選、基于交會角和特征匹配數量的像對優選、基于測區分塊的像對精選，構建了完善的兩級三類優化選擇策略，兩級包括整景影像和測區分塊兩種尺度，三類策略包括影像重疊度、交會角和特征匹配數量。該發明能夠綜合考慮匹配效果和交會精度的要求，在整景影像優化選擇的基礎上，考慮測區分塊的實際覆蓋情況，在更小的測區影像塊范圍內實現了立體像對的二次精選排序，得到針對每個測區分塊對應的若干優化像對組合，在保證重建精度和完整度的同時，顯著縮短了三維重建時間。

技術領域

本發明屬于攝影測量與遙感領域，公開了一種多視角衛星影像立體像對優化選擇方法。

背景技術

多視角光學遙感衛星影像三維重建是一種根據多張(至少兩張)不同視角的光學衛星影像，利用高精度定位和密集匹配技術，生成三維點云并通過紋理映射重建三維模型表面的技術。對多視角衛星影像三維重建，通常采用如下成像模式：相鄰三條軌道三視立體(通常稱為三像對)附加沿著軌道方向前后拍攝的兩景單片影像，共11景影像。這11景影像兩兩之間均可以構成立體，如果沒有任何約束，則有55種立體像對的組合。多視角光學遙感衛星影像三維重建的時間、精度和完整度與立體像對的數量緊密相關。如果立體像對數量過多，可能重建的完整度較好，但是三維重建會花費大量的時間，并且質量較差的立體像對會影響三維重建精度的效果。如果像對數量過少，可以減少計算量，但無法充分發揮多視角衛星影像的信息優勢，無法確保重建的完整性和精細程度，影響三維重建的效果。

現有的立體像對優化選擇主要是針對多視角航空影像，主要基于傳統交會角的方式來進行立體像對的選擇。多視角航空相機通常附帶5個不同角度的鏡頭：一個垂直下視、四個前后左右各側擺45度的鏡頭，在立體像對構成中，通常采用同一鏡頭的兩張影像構成立體，它們攝影角度基本一致，輻射和幾何特性基本一致，重疊度、交會角基本固定不變。因此單純利用交會角的優化選擇就能滿足實際的應用需求。對多視角衛星影像立體像對的構成，可以是同軌的兩張影像，也可能是異軌的兩張影像，也有可能是兩種不同類型衛星影像，它們之間差別比較大，包括重疊度、輻射和幾何差異以及交會角度等因素。這些因素都會對后續的三維重建造成影響。因此必須針對多視角衛星影像，綜合考慮多種因素，進行立體像對的優化選擇才能滿足后續三維重建的需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多視角衛星影像立體像對優化選擇方法，旨在通過最優立體像對自動選擇技術，能夠從多視角衛星影像中選擇適合匹配和質量較好的立體像對，有效兼顧處理效率和三維重建效果，在保證重建精度和重建完整度的同時，顯著縮短三維重建時間，進而滿足三維重建對影像數據的實際需求。

為了實現上述技術效果，本發明采用的技術方案是：

一種多視角衛星影像立體像對優化選擇方法，包括如下步驟：

S1、輸入若干景衛星影像，計算任意兩張影像之間的重疊度，根據重疊度的閾值，篩選出一系列重疊度大于閾值的初始立體像對；

S2、對初始立體像對進行基于交會角和特征匹配數量的像對優選；具體包括如下步驟：

a1、選擇初始立體像對的左像中心像點坐標q，通過左像RPC參數確定出通過q和左像投影中心的一條物方直線l，并利用平均高程求出該直線上一物方點，將該點投影到立體像對的右像上的像點為q′；然后通過右像RPC參數確定出通過q′和右像投影中心的一條物方直線l′；最后計算兩條共面直線的夾角作為兩景影像的交會角；

a2、對初始像對的左像和右像采用SIFT特征匹配獲取大量的同名點，并統計同名點數量作為特征匹配數量；

a3、根據交會角和特征匹配數量進行綜合評價，將匹配點數量與交會角分值通過數學模型進行計算，得到該像對的最終分值；評價采用數學模型為：