CN106780324B - 一种正射影像镶嵌的接边纠正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种正射影像镶嵌的接边纠正方法，包括在相邻正射影像的接边区域中确定同名点位置，还包括：在接边区域中划定接边纠正范围；根据同名点在接边纠正范围内的位置选定基准参考影像，将另外非基准参考影像的待纠正影像纠正到基准参考影像上。本发明方法在距离接边线一定范围内达到正射影像镶嵌接边纠正的目的，该方法在保证接边纠正精度的同时将影像纠正控制在一定的范围，有效提高相邻影像的接边精度，同时又可以保证大区域镶嵌影像整体的几何精度。

Description

一种正射影像镶嵌的接边纠正方法

技术领域

本发明涉及一种大区域正射影像镶嵌偏差纠正技术领域，尤其涉及一种正射影像镶嵌的接边纠正方法。

背景技术

影像拼接算法主要有两类：一类是基于区域相关的拼接算法，另一类是基于特征相关的拼接算法。前者主要依赖于图像的灰度值，将待拼接图像与目标图像在相同区域通过二者灰度值大小或者比值进行判断，从而实现影像的拼接。后者主要是以图像像素导出的图像特征作为标准，对图像重叠部分的对应特征区域进行搜索匹配。以上方法均是建立在相邻影像间的接缝选择上，只是消除了人为的假边缘，并未真正解决相邻影像拼接的几何质量问题。

由于数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)的误差、点位分布、像元测量误差等方面的原因，经正射纠正后的影像在拼接的重叠区域内可能存在几何位置的偏差。如果对影像几何位置的偏差不做任何处理，则拼接后的影像会出现明显的错位、重影、影像模糊，从而降低拼接影像的精度。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种正射影像镶嵌的接边纠正方法，该算法在以接边线为中心设定的缓冲区范围内(以影像像元个数为单位)，基于前期正射影像校正后的目标像元的地理坐标和街边线的位置来实现和完成遥感影像接边区域的几何纠正。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

一种正射影像镶嵌的接边纠正方法，包括在相邻正射影像的接边区域中确定同名点位置，还包括：

在接边区域中划定接边纠正范围；

根据同名点在接边纠正范围内的位置选定基准参考影像，将另外非基准参考影像的待纠正影像纠正到基准参考影像上。

更进一步的，上述正射影像镶嵌的接边纠正方法中，所述根据同名点在接边纠正范围内的位置选定基准参考影像，将另外非基准参考影像的待纠正影像纠正到基准参考影像上包括：

如果两正射影像接边区域中，两个同名点P₁和P₂位于接边线左侧时，则以P₁所在的左影像为基准，将右影像中P₂纠正到左影像上；当两个同名点P₁和P₂位于接边线右侧时，以P₂所在的右影像为基准，将左影像中P₁纠正到右影像上。

更进一步的，上述正射影像镶嵌的接边纠正方法中，所述在接边区域中划定接边纠正范围包括：

在接边区域内指定缓冲区作为划定的接边纠正范围；其中，与所述接边线垂直距离为D的区域规定为接边区域内缓冲区范围；D值用像素个数表示。

更进一步的，上述正射影像镶嵌的接边纠正方法中，所述与所述接边线垂直距离为D的区域规定为接边区域内缓冲区范围包括：

所述两幅正射影像的像元大小已知为pixel，两影像接边线上的点PP(i_p,j_p)与缓冲区内任意一点T(t_x t_y)的距离为：

其中，p＝1,…n；那么，规定点T与接边线的最短距离为点T与接边线的垂直距离，有：

D＝min{D₁,D₂,......,D_p}；

故在接边区域中以接边线为中心线，其两侧垂直距离为D的区域为缓冲区范围。

更进一步的，上述正射影像镶嵌的接边纠正方法中，还包括步骤：

根据接边纠正范围中同名点的地理坐标计算该范围内同名点的地理坐标差；

根据缓冲区同名点与接边线距离计算同名点地理坐标改正值；

根据同名点地理坐标改正值，以参考影像为基准，对待纠正同名点在缓冲区范围内进行几何纠正。

更进一步的，上述正射影像镶嵌的接边纠正方法中，所述根据接边纠正范围中同名点的地理坐标计算该范围内同名点的地理坐标差包括：

根据缓冲区范围内的同名点P₁(x₁,y₁)和P₂(x₂,y₂)的地理坐标来计算缓冲区范围内同名点的地理坐标差，有：

Δx＝x₁-x₂

Δy＝y₁-y₂ (2)

更进一步的，上述正射影像镶嵌的接边纠正方法中，所述根据缓冲区范围内同名点与接边线距离计算待纠正同名点地理坐标改正值包括：

通过划定的缓冲区范围和同名点到接边线的距离d来计算缓冲区范围内同名点地理坐标的改正值，其中距离d的求取过程与D值求取过程相同；

选取基准影像，根据同名点地理坐标改正值，对待纠正影像中的同名点进行接边纠正。

更进一步的，上述正射影像镶嵌的接边纠正方法中，选取基准影像，根据同名点地理坐标改正值，对待纠正影像中的同名点进行接边纠正包括：

当两相邻影像中同名点P₁和P₂均位于缓冲区范围内时，对于接边线左侧正射影像上缓冲区范围内的任意一点地理坐标P₁(x₁,y₁)，对应右侧正射影像的同名点地理坐标P₂(x₂,y₂),(Δx,Δy)为两同名点P₁和P₂的地理坐标差，以左侧影像为基准对右侧影像进行校正，有：

其中Δx'表示影像中对P₁点x轴方向地理坐标改正值，Δy'表示影像中对该点y轴方向地理坐标改正值；d表示影像上接边区域缓冲区内该点距离接边线的距离，用像素个数来表示。

当两相邻影像同名点P₁在缓冲区范围内，P₂在接边线上时，此时d为0，有：

当P₁点位于缓冲区范围内而P₂点位于缓冲区边界上时，此时d＝D，有：

更进一步的，上述正射影像镶嵌的接边纠正方法中，所述将待纠正影像同名点的地理坐标在缓冲区范围内进行几何纠正包括：

当两相邻影像中同名点P₁和P₂均位于缓冲区范围内时，根据式(3)计算得到P₂点的地理坐标改正值，有：

该情况下将P₂点强行纠正到P₁'(x₁'，y₁')位置，其中P₁'(x₁'，y₁')为P₁和P₂的加权值。

当两相邻影像同名点P₁在缓冲区范围内，P₂在接边线上时，有：

该情况下将P₂点强行纠正到P₁位置。

当两同名点中P₁点位于缓冲区范围内而P₂点位于缓冲区边界上时，有：

该情况下不对P₂点进行几何纠正。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明方法在距离接边线一定范围内达到正射影像镶嵌接边纠正的目的，该方法在保证接边纠正精度的同时将影像纠正控制在一定的范围，有效提高两幅相邻影像的接边精度，同时又可以保证大区域镶嵌影像整体的几何精度。

附图说明

图1是本发明一种正射影像镶嵌的接边纠正方法的流程框图；

图2-1是两相邻影像的接边区域和接边线示意图；

图2-2是图1所示纠正方法中实施例一的同名点位置示意图，即同名点P₁和P₂均位于缓冲区内；

图3是图1所示纠正方法中正射影像的接边纠正示意图；

图4是图2所示左影像重叠区域缓冲区范围内的接边纠正示意图，同名点P₁和P₂分别位于左影像接边区域缓冲区范围内，以左影像为基准，将右影像中待纠正同名点P₂强行纠正到左影像中的P₁'位置，其中P₁'是两个同名点P₁和P₂的加权点；

图5是图1所示纠正方法中实施例二，即同名点P₁位于缓冲区内，同名点P₂位于接边线上的示意图；

图6是图1所示纠正方法中实施例三，即同名点P₁位于缓冲区内，同名点P₂位于缓冲区左边界上的示意图；

图7是本发明一种正射影像镶嵌的接边纠正方法实施后的影像示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明，以助于理解本发明的内容。

为了对本技术方案更清楚、完整的说明，首先介绍一下本技术方案中涉及的一些概念，如图2-1所示：对于两张遥感影像A、B来说，其接边区域是指两张相邻影像A和影像B的地理位置相重合的区域C，如图2-1中阴影区域所示。

该正射影像镶嵌的接边纠正方法是在两幅影像的接边线及同名点位置已经确定了的情况下进行的研究，旨在提供一种新的正射影像镶嵌接边纠正方法，因此对于如何确定影像接边线及同名点在此不另做赘述。

如图1-7所示，一种正射影像镶嵌的接边纠正方法，包括以下步骤：

在接边区域中划定接边纠正范围；

根据同名点在接边纠正范围内的位置选定基准参考影像，将另外非基准参考影像的待纠正影像纠正到基准参考影像上。

S1.划定接边纠正范围

在接边区域C内指定缓冲区，作为划定的接边纠正范围；指定的缓冲区范围定义为与接边线垂直距离为D的区域，如图2-2中所示的阴影区域F。缓冲区的设定是为了将影像纠正控制在一定的范围，在提高接边纠正的效率同时对接边精度进行提高。

以两张正射影像接边线为中心，与接边线垂直距离为D的范围规定为接边区域内缓冲区范围，其中D值用像素个数来表示。如图2-2中所示的阴影区域F为本发明中规定的缓冲区范围，即以接边线为中心的左右两侧阴影区域。

对于两幅正射影像A、B来说，其像元大小已知为pixel，影像接边线上的点PP(i_p,j_p)(p＝1,…n)与缓冲区内任意一点T(t_x t_y)的距离为：

那么，规定点T与接边线的最短距离为点T与接边线的垂直距离，有：

D＝min{D₁,D₂,......,D_p}；

故，在接边区域中以接边线为中心线，其两侧垂直距离为D的区域为缓冲区范围。

S2.根据同名点在接边纠正范围内的位置选定基准参考影像，将另外非基准参考影像的待纠正影像纠正到基准参考影像上

本发明纠正方法中规定，如果两正射影像接边区域中，两个同名点P₁和P₂位于接边线左侧时，则以P₁所在的左影像为基准，将右影像中P₂强行纠正到左影像上；当两个同名点P₁和P₂位于接边线右侧时，以P₂所在的右影像为基准，将左影像中P₁强行纠正到右影像上。

具体的，本发明纠正方法的步骤还包括：

S3.计算缓冲区范围内待纠正影像同名点地理坐标差

根据接边区域中缓冲区内的同名点P₁(x₁,y₁)和P₂(x₂,y₂)的地理坐标来计算缓冲区范围内待纠正影像同名点的地理坐标差，有：

Δx＝x₁-x₂

Δy＝y₁-y₂ (2)

S4.根据缓冲区范围内同名点与接边线距离计算待纠正同名点地理坐标改正值

通过划定的缓冲区范围和待纠正同名点到接边线的距离d来计算缓冲区范围内待纠正同名点地理坐标的改正值，其中距离d的求取过程与D值求取过程相同；以步骤S2中的准则选取基准影像，根据待纠正同名点地理坐标改正值，对待纠正影像中的同名点进行接边纠正。

实施例一，如图3所示当两相邻正射影像A、B进行接边纠正，其中同名点P₁和P₂均位于缓冲区范围内时，如图2-2所示的P₁和P₂位置，对于接边线左侧正射影像上缓冲区范围内的任意一点地理坐标P₁(x₁,y₁)，对应右侧正射影像的同名点地理坐标P₂(x₂,y₂),(Δx,Δy)为两同名点P₁和P₂的地理坐标差，以图2-2中左侧影像A为基准对右侧影像B进行校正，则得待纠正同名点P₂地理坐标改正值有：

其中Δx'表示影像中对P₁点x轴方向地理坐标改正值，Δy'表示影像中对该点y轴方向地理坐标改正值；d表示影像上接边区域缓冲区内该点距离接边线的距离，用像素个数来表示；D表示设定的缓冲区范围距离值，用像素个数表示。

实施例二，当两相邻影像同名点P₁在缓冲区范围内，P₂在接边线上时，此时d为0，如图5所示同名点位置，有：

实施例三，对于如图6中同名点P₁和P₂所在位置为例，当P₁点位于缓冲区范围内而P₂点位于缓冲区边界上时，此时d＝D，有：

当P₂点分别位于接边线上及缓冲区边界线上时，从计算得到的P₂点地理坐标纠正值来看，使用本发明中的正射影像镶嵌接边纠正方法时，待纠正同名点距离接边线越近时，其地理坐标改正值越大，反之越小。

S5.将待纠正影像同名点的地理坐标在缓冲区范围内进行几何纠正

当两同名点均位于缓冲区内时，如图2-2中所示P₁和P₂位置，根据式(3)计算得到待纠正同名点P₂点的地理坐标改正值，如图4所示，有：

由上式可以看出，该情况下使用本发明中接边纠正方法将P₂点强行纠正到P₁'(x₁'，y₁')位置，其中P₁'(x₁'，y₁')为P₁和P₂的加权值。

当两同名点P₁位于缓冲区内，而P₂位于接边线上时，如图5中所示的P₁和P₂的位置，有：

由上式可以看出，该情况下使用本发明中接边纠正方法将P₂点强行纠正到P₁位置。

当两同名点P₁位于缓冲区内，P₂位于缓冲区边界线上时，如图6中所示的P₁和P₂的位置分布，有：

由上式可以出，该情况下不对P₂点进行几何纠正，进而保证了缓冲区边界处与大区域影像的几何精度。

使用本发明中一种正射影像镶嵌的接边纠正方法最终所达到的效果如图7所示。

本发明方法在距离接边线一定范围内达到正射影像镶嵌接边纠正的目的，该方法在保证接边纠正精度的同时将影像纠正控制在一定的范围，即可以提高两幅相邻影像的接边精度，同时又可以保证大区域镶嵌影像整体的几何精度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种正射影像镶嵌的接边纠正方法，包括在相邻正射影像的接边区域中确定同名点位置，其特征在于：还包括：

在接边区域中划定接边纠正范围；

根据同名点在接边纠正范围内的位置选定基准参考影像，将另外非基准参考影像的待纠正影像纠正到基准参考影像上；

所述根据同名点在接边纠正范围内的位置选定基准参考影像，将另外非基准参考影像的待纠正影像纠正到基准参考影像上包括：

如果两正射影像接边区域中，两个同名点P₁和P₂位于接边线左侧时，则以P₁所在的左影像为基准，将右影像中P₂纠正到左影像上；当两个同名点P₁和P₂位于接边线右侧时，以P₂所在的右影像为基准，将左影像中P₁纠正到右影像上；

所述在接边区域中划定接边纠正范围包括：

在接边区域内指定缓冲区作为划定的接边纠正范围；其中，与所述接边线垂直距离为D的区域规定为接边区域内缓冲区范围；D值用像素个数表示；

所述与所述接边线垂直距离为D的区域规定为接边区域内缓冲区范围包括：

所述两幅正射影像的像元大小已知为pixel，两影像接边线上的点PP(i_p,j_p)与缓冲区内任意一点T(t_x t_y)的距离为：

其中，p＝1,…n；那么，规定点T与接边线的最短距离为点T与接边线的垂直距离，有：

D＝min{D₁,D₂,......,D_p}；

故在接边区域中以接边线为中心线，其两侧垂直距离为D的区域为缓冲区范围；

还包括步骤：

根据接边纠正范围中同名点的地理坐标计算该范围内同名点的地理坐标差；

根据缓冲区同名点与接边线距离计算同名点地理坐标改正值；

根据同名点地理坐标改正值，以参考影像为基准，对待纠正同名点在缓冲区范围内进行几何纠正；

所述根据接边纠正范围中同名点的地理坐标计算该范围内同名点的地理坐标差包括：

根据缓冲区范围内的同名点P₁(x₁,y₁)和P₂(x₂,y2)的地理坐标来计算缓冲区范围内同名点的地理坐标差，有：

Δx＝x₁-x₂

Δy＝y₁-y₂ (2)

所述根据缓冲区范围内同名点与接边线距离计算待纠正同名点地理坐标改正值包括：

通过划定的缓冲区范围和同名点到接边线的距离d来计算缓冲区范围内同名点地理坐标的改正值，其中距离d的求取过程与D值求取过程相同；

选取基准影像，根据同名点地理坐标改正值，对待纠正影像中的同名点进行接边纠正；

选取基准影像，根据同名点地理坐标改正值，对待纠正影像中的同名点进行接边纠正包括：

当两相邻影像中同名点P₁和P₂均位于缓冲区范围内时，对于接边线左侧正射影像上缓冲区范围内的任意一点地理坐标P₁(x₁,y₁)，对应右侧正射影像的同名点地理坐标P₂(x₂,y₂),(Δx,Δy)为两同名点P₁和P₂的地理坐标差，以左侧影像为基准对右侧影像进行校正，有：

其中Δx'表示影像中对P₁点x轴方向地理坐标改正值，Δy'表示影像中对该点y轴方向地理坐标改正值；d表示影像上接边区域缓冲区内该点距离接边线的距离，用像素个数来表示；

当两相邻影像同名点P₁在缓冲区范围内，P₂在接边线上时，此时d为0，有：

Δx’＝Δx

Δy’＝Δy (4)

当P₁点位于缓冲区范围内而P₂点位于缓冲区边界上时，此时d＝D，有：

Δx’＝0

Δy’＝0 (5)。

2.根据权利要求1所述的正射影像镶嵌的接边纠正方法，其特征在于：将待纠正影像同名点的地理坐标在缓冲区范围内进行几何纠正包括：

当两相邻影像中同名点P₁和P₂均位于缓冲区范围内时，根据式(3)计算得到P₂点的地理坐标改正值，有：

该情况下将P₂点强行纠正到P₁'(x₁',y₁')位置，其中P₁'(x₁',y₁')为P₁和P₂的加权值；

当两相邻影像同名点P₁在缓冲区范围内，P₂在接边线上时，有：

x₁'＝x₂+Δx

y₁'＝y₂+Δy (7)

该情况下将P₂点强行纠正到P₁位置；

当两同名点中P₁点位于缓冲区范围内而P₂点位于缓冲区边界上时，有：

x₁’＝x₂

y₁'＝y₂ (8)

该情况下不对P₂点进行几何纠正。

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