CN101799290A - 基于高程基准面的卫星立体影像像对近似核线生成方法以及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种近似核线生成方法以及装置，尤其是涉及一种基于高程基准面的卫星立体影像像对近似核线生成方法以及装置。本发明结合影像参数确定的高程基准面和影像几何成像模型，直接建立起原始影像与核线影像之间的像点坐标对应关系，从而进行影像核线重排列，生成核线影像像对，因此，本发明具有如下优点：1.基于高程基准面进行近似核线重排列，能够生成分辨率近似一致的核线立体模型，有助于人眼立体观测。在影像定向参数精度较高的情况下，该方法能够生成近乎严格的核线影像，核线重采样之后，同名点的上下视差被控制在子像素范围内；2.不需要物方选点建立局部直角坐标系，并且能处理带多种参数的影像。

Description

基于高程基准面的卫星立体影像像对近似核线生成方法以及装置

技术领域

本发明涉及一种近似核线生成方法以及装置，尤其是涉及一种基于高程基准面的卫星立体影像像对近似核线生成方法以及装置。

背景技术

对于当前高分辨率遥感卫星线阵CCD推扫式成像方式，像点与物点之间的严格几何关系很难完全建立，不能获得在框幅式影像中心投影所确定的直观的、严格的核线，传统航空摄影测量的核线理论和技术已不再完全适用。所以对高分辨率卫星线阵影像核线生成方法的研究具有重要的意义和价值。

王密等提出一种基于投影基准面的卫星立体影像像对近似核线生成方法，将所有共轭核曲线在投影基准面上的投影点轨迹用相互平行的直线集合近似表示，由原始立体影像定向参数直接建立原始影像像点与核线影像像点之间的严格对应关系。该方法直接基于影像RPC参数建立起左右影像之间的核线对应关系，普遍适用于各种类型的卫星立体影像。

但是这种方法需要物方选点建立局部直角坐标系，并且只能处理带有RPC参数的影像。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的像点与物点之间的严格几何关系很难完全建立，不能获得在框幅式影像中心投影所确定的直观的、严格的核线等的技术问题；提供了一种结合影像参数确定的高程基准面和影像几何成像模型，直接建立起原始影像与核线影像之间的像点坐标对应关系，从而进行影像核线重排列，生成核线影像像对的基于高程基准面的卫星立体影像像对近似核线生成方法以及装置。

本发明还有一目的是解决现有技术所存在的需要物方选点建立局部直角坐标系，并且只能处理带有RPC参数的影像等的技术问题；提供了一种不需要物方选点建立局部直角坐标系，并且能处理带多种参数的影像的基于高程基准面的卫星立体影像像对近似核线生成方法以及装置。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种基于高程基准面的卫星立体影像像对近似核线生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.由高程基准面获取模块通过影像参数确定高程基准面；所述的影像参数包括左影像参数以及右影像参数；

步骤2.由透视参数获取模块计算近似核线重采样参数；

步骤3.由核线影像生成模块将右影像重采样后生成核线影像。

在上述的基于高程基准面的卫星立体影像像对近似核线生成方法，所述的步骤2中，具体操作如下：

步骤2.1，由地面坐标获取元件读取右影像四个角点的影像坐标，与高程基准面值代入左影像的几何模型坐标正解函数，计算得到这四个点的地面坐标。

步骤2.2，由影像坐标获取元件将步骤2.1中的四个点地面坐标代入右影像的几何模型坐标反解函数，获取与其对应的影像坐标。

步骤2.3，由核线重排列采样参数获取元件将步骤2.1中获取的影像坐标以及步骤2.2中获取的影像坐标通过透视变换获取透视变换参数，即核线重排列采样参数。

在上述的基于高程基准面的卫星立体影像像对近似核线生成方法，所述的步骤1中，具体操作如下：

高程基准面获取模块读取左右影像及参数文件，在RPC参数文件中获得左、右影像传感器成像几何模型坐标正解函数f_L、f_R和反解函数f′_L、f′_R，以及左右影像平均高程值Z_L与Z_R，令Z_R为高程基准面。

在上述的基于高程基准面的卫星立体影像像对近似核线生成方法，所述的步骤2.1中，具体操作为：地面坐标获取元件记录右影像四个角点的影像坐标(x_Ri，y_Ri)，把这四个坐标和右影像的平均高程值Z_R代入左影像的几何模型坐标正解函数f_L计算这四个点对应的地面坐标(X_Ri，Y_Ri)，即(X_Ri，Y_Ri)＝f_L(x_Ri，y_Ri，Z_R)。

在上述的基于高程基准面的卫星立体影像像对近似核线生成方法，所述的步骤2.2中，具体操作为：影像坐标获取元件将步骤2.1中获取的四个点地面坐标通过右影像的几何模型坐标反解函数f′_R获取它们在右影像上对应的影像坐标，即(x_Ri′，y_Ri′)＝f_R′(X_Ri，X_Ri，Z_R)。其中i＝1，2，3，4。

在上述的基于高程基准面的卫星立体影像像对近似核线生成方法，所述的步骤2.3中，具体操作为：

核线重排列采样参数获取元件把(x_Ri，y_Ri)和(x_Ri′，y_Ri′)通过透视变换 $x^{\′}=\frac{l_{1}x+l_{2}y+l_3}{l_{7}x+l_{8}y+1},$ 其中，

$y^{\′}=\frac{l_{4}x+l_{5}y+l_6}{l_{7}x+l_{8}y+1}$

$\left|\begin{array}{ccc}{l}_1& l_2& l_3\\ l_4& l_5& l_6\\ l_7& l_8& 1\end{array}\right|\≠0$

可获取8个方程，得到l₁…l₈ 8个透视变换参数。

在上述的基于高程基准面的卫星立体影像像对近似核线生成方法，所述的步骤3中，核线影像生成模块将步骤2获取的透视变换参数对右影像进行透视变换，采用最邻近法重采样，得到变换后的影像，即为左影像的近似核线影像。

一种采用基于高程基准面的卫星立体影像像对近似核线生成方法的装置，其特征在于包括高程基准面获取模块以及与高程基准面获取模块相连的透视参数获取模块，核线影像生成模块与所述的透视参数获取模块相连，所述的透视参数获取模块包括地面坐标获取元件、影像坐标获取元件以及核线重排列采样参数获取元件，所述的地面坐标获取元件、影像坐标获取元件以及核线重排列采样参数获取元件依次相连。

因此，本发明具有如下优点：1.基于高程基准面进行近似核线重排列，能够生成分辨率近似一致的核线立体模型，有助于人眼立体观测。在影像定向参数精度较高的情况下，该方法能够生成近乎严格的核线影像，核线重采样之后，同名点的上下视差被控制在子像素范围内；2.不需要物方选点建立局部直角坐标系，并且能处理带多种参数的影像；3.简单、快速、实用。

附图说明

附图1为本发明的工作原理示意图；

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

一种基于高程基准面的卫星立体影像像对近似核线生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.由高程基准面获取模块通过右影像参数确定高程基准面；获取高程基准面是为了给卫星影像的几何模型坐标正反解函数提供Z值。

在本步骤中，高程基准面获取模块读取左右影像及参数文件，在RPC参数文件中获得左、右影像传感器成像几何模型坐标正解函数f_L、f_R和反解函数f′_L、f′_R，以及左右影像平均高程值Z_L与Z_R，令Z_R为高程基准面。

步骤2.由透视参数获取模块计算近似核线重采样参数；

步骤2.1，由地面坐标获取元件读取右影像四个角点的影像坐标，与高程基准面值代入左影像的几何模型坐标正解函数，计算得到这四个点的地面坐标。地面坐标获取元件记录右影像四个角点的影像坐标(x_Ri，y_Ri)，把这四个坐标和右影像的平均高程值Z_R代入左影像的几何模型坐标正解函数f_L计算这四个点对应的地面坐标(X_Ri，Y_Ri)，即(X_Ri，Y_Ri)＝f_L(x_Ri，y_Ri，Z_R)。

步骤2.2，由影像坐标获取元件将步骤2.1中的四个点地面坐标代入右影像的几何模型坐标反解函数，获取与其对应的影像坐标。影像坐标获取元件将步骤2.1中获取的四个点地面坐标通过右影像的几何模型坐标反解函数f′_R获取它们在右影像上对应的影像坐标，即(x_Ri′，y_Ri′)＝f_R′(X_Ri，X_Ri，Z_R)。其中i＝1，2，3，4。

步骤2.3，由核线重排列采样参数获取元件将步骤2.1中获取的影像坐标以及步骤2.2中获取的影像坐标通过透视变换获取透视变换参数，即核线重排列采样参数。具体操作：

核线重排列采样参数获取元件把(x_Ri，y_Ri)和(x_Ri′，y_Ri′)通过透视变换

$x^{\′}=\frac{l_{1}x+l_{2}y+l_3}{l_{7}x+l_{8}y+1}$

$y^{\′}=\frac{l_{4}x+l_{5}y+l_6}{l_{7}x+l_{8}y+1},$ 其中 $\left|\begin{array}{ccc}{l}_1& l_2& l_3\\ l_4& l_5& l_6\\ l_7& l_8& 1\end{array}\right|\≠0$

可获取8个方程，得到l₁…l₈ 8个透视变换参数。

步骤3.由核线影像生成模块将右影像重采样后生成核线影像。在本步骤中，核线影像生成模块将步骤2获取的透视变换参数对右影像进行透视变换，采用最邻近法重采样，得到变换后的影像，即为左影像的近似核线影像。

本发明所采用的装置，包括高程基准面获取模块1以及与高程基准面获取模块1相连的透视参数获取模块2，核线影像生成模块3与所述的透视参数获取模块2相连，所述的透视参数获取模块2包括地面坐标获取元件4、影像坐标获取元件5以及核线重排列采样参数获取元件6，所述的地面坐标获取元件4、影像坐标获取元件5以及核线重排列采样参数获取元件6依次相连。

值得注意的是，在本发明中，习惯上是将待处理影像定义为右影像，参考影像定义为左影像，但是，也可以将待处理影像定义为左影像，参考影像定义为右影像，相关步骤做相应调整即可。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种基于高程基准面的卫星立体影像像对近似核线生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.由高程基准面获取模块通过影像参数确定高程基准面，所述的影像参数包括左影像参数以及右影像参数；

步骤2.由透视参数获取模块计算近似核线重采样参数；

步骤3.由核线影像生成模块将右影像重采样后生成核线影像。

2.根据权利要求1所述的基于高程基准面的卫星立体影像像对近似核线生成方法，其特征在于，所述的步骤2中，具体操作如下：

步骤2.1，由地面坐标获取元件读取右影像四个角点的影像坐标，与高程基准面值代入左影像的几何模型坐标正解函数，计算得到这四个点的地面坐标。

步骤2.2，由影像坐标获取元件将步骤2.1中的四个点地面坐标代入右影像的几何模型坐标反解函数，获取与其对应的影像坐标。

步骤2.3，由核线重排列采样参数获取元件将步骤2.1中获取的影像坐标以及步骤2.2中获取的影像坐标通过透视变换获取透视变换参数，即核线重排列采样参数。

3.根据权利要求1所述的基于高程基准面的卫星立体影像像对近似核线生成方法，其特征在于，所述的步骤1中，具体操作如下：

高程基准面获取模块读取左右影像及参数文件，在RPC参数文件中获得左、右影像传感器成像几何模型坐标正解函数f_L、f_R和反解函数f′_L、f′_R，以及左右影像平均高程值Z_L与Z_R，令Z_R为高程基准面。

4.根据权利要求2所述的基于高程基准面的卫星立体影像像对近似核线生成方法，其特征在于，所述的步骤2.1中，具体操作为：地面坐标获取元件记录右影像四个角点的影像坐标(x_Ri，y_Ri)，把这四个坐标和右影像的平均高程值Z_R代入左影像的几何模型坐标正解函数f_L计算这四个点对应的地面坐标(X_Ri，Y_Ri)，即(X_Ri，Y_Ri)＝f_L(x_Ri，y_Ri，Z_R)。

5.根据权利要求2所述的基于高程基准面的卫星立体影像像对近似核线生成方法，其特征在于，所述的步骤2.2中，具体操作为：影像坐标获取元件将步骤2.1中获取的四个点地面坐标通过右影像的几何模型坐标反解函数f′_R获取它们在右影像上对应的影像坐标，即(x_Ri′，y_Ri′)＝f_R′(X_Ri，X_Ri，Z_R)。其中i＝1，2，3，4。

6.根据权利要求2或3所述的基于高程基准面的卫星立体影像像对近似核线生成方法，其特征在于，所述的步骤2.3中，具体操作为：

核线重排列采样参数获取元件把(x_Ri，y_Ri)和(x_Ri′，y_Ri′)通过透视变换

$\begin{array}{c}{x}^{\′}=\frac{l_{1}x+l_{2}y+l_3}{l_{7}x+l_{8}y+1}\\ y^{\′}=\frac{l_{4}x+l_{5}y+l_6}{l_{7}x+l_{8}y+1}\end{array},$ 其中 $\left|\begin{array}{ccc}{l}_1& l_2& l_3\\ l_4& l_5& l_6\\ l_7& l_8& 1\end{array}\right|\≠0$

可获取8个方程，得到l₁...l₈8个透视变换参数。

7.根据权利要求4所述的基于高程基准面的卫星立体影像像对近似核线生成方法，其特征在于，所述的步骤3中，核线影像生成模块将步骤2获取的透视变换参数对右影像进行透视变换，采用最邻近法重采样，得到变换后的影像，即为左影像的近似核线影像。

8.一种采用权利要求1所述的基于高程基准面的卫星立体影像像对近似核线生成方法的装置，其特征在于包括高程基准面获取模块(1)以及与高程基准面获取模块(1)相连的透视参数获取模块(2)，核线影像生成模块(3)与所述的透视参数获取模块(2)相连，所述的透视参数获取模块(2)包括地面坐标获取元件(4)、影像坐标获取元件(5)以及核线重排列采样参数获取元件(6)，所述的地面坐标获取元件(4)、影像坐标获取元件(5)以及核线重排列采样参数获取元件(6)依次相连。

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