CN110030976B - 保持原始分辨率的遥感虚拟线阵参数提取及影像拼接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了保持原始分辨率的遥感虚拟线阵参数提取及影像拼接方法，建立虚拟线阵的每个探元与原始单线阵的探元之间的一一对应关系，使虚拟线阵上每个探元的分辨率与其对应的原始单线阵上探元的分辨率相一致，实现过程包括单片线阵重叠段参数线性拟合，计算每个探元在虚拟线阵上的编号，计算各片线阵的虚拟控制点，最小二乘法解算虚拟线阵参数，基于所得虚拟线阵参数进行影像虚拟化与拼接处理。本发明能在视场角很大或幅宽很大的情况下，保持原始影像分辨率，满足定量遥感的需要。

Description

保持原始分辨率的遥感虚拟线阵参数提取及影像拼接方法

技术领域

本发明属于航天摄影测量领域，由于幅宽受限等原因，采用多片(或多相机)线阵推扫成像方式。在地面预处理系统中，需要对多片线阵推扫影像进行虚拟化拼接处理。与拼接影像对应的一组参数称为虚拟线阵参数。本发明提出一种新的虚拟线阵参数提取和影像拼接方法，能使虚拟影像保持原始影像分辨率。

背景技术

目前高分辨率光学卫星影像通常采用线阵推扫方式成像，并且需要多片线阵影像进行拼接，或者需要多台线阵相机进行拼接处理。在幅宽较大或视场角较大的情况下，图像中心处与图像左右侧之间的像素分辨率差异较大。若此时采用常规方法计算虚拟线阵参数，会使得虚拟影像分辨率与原始影像分辨率存在较大差异，可能破坏原始辐射值，这很不利于后续定量遥感的研究。

发明内容

为了克服以上技术问题，本发明提供一种新的虚拟线阵参数提取技术方案，解算出来的虚拟影像参数能使虚拟影像保持原始影像分辨率。

本发明技术方案提供一种保持原始分辨率的遥感虚拟线阵参数提取方法，建立虚拟线阵的每个探元与原始单线阵的探元之间的一一对应关系，使虚拟线阵上每个探元的分辨率与其对应的原始单线阵上探元的分辨率相一致，实现过程包括以下步骤，

步骤1，单片线阵重叠段参数线性拟合；

步骤2，根据步骤1所得结果，计算每个探元在虚拟线阵上的编号；

步骤3，根据步骤2所得结果，提取各片线阵的虚拟控制点；

步骤4，基于步骤3所得虚拟控制点，采用最小二乘法解算虚拟线阵参数。

而且，步骤1实现如下，

设第i片线阵上第j点在相机坐标系中的坐标为(x_ij,y_ij)，坐标分量x_ij,y_ij满足以下三次多项式函数，

其中，a_i0a_i1a_i2a_i3b_i0b_i1b_i2b_i3为已知的第i片线阵参数，s_ij为第i片线阵上第j个探元的编号

每个单片线阵的探元数为N，线阵总片数为n，i＝1,2,…,n；假设每q个探元取一个点，计算用的数据点数m＝N/q，点序号j＝0,1,…,m；

当i<n时，从第i片线阵的尾部取一小段P，P中至少包含第i片线阵与第i+1片线阵在线阵方向上重叠的部分，在P上选取m1个点作为控制点，根据式(1)计算得到第i片线阵上的m1个点的坐标y_ij；

这m1个点的探元编号s_ij和坐标分量y_ij满足下列线性方程，

s_ij＝c_i,0+c_i,1y_ij (2)

利用m1个控制点，通过最小二乘法，拟合上述线性方程的系数c_i,0和c_i,1；

根据式(2)得到小段P上的任意点(x_ij,y_ij)在第i片线阵上的探元编号s_ij。

而且，步骤2实现如下，

设计算第i片线阵第j个探元在虚拟线阵上的编号s′_ij，

当i＝1，若某一点的探元编号为s_ij，则该点在虚拟线阵上的编号s′_ij＝s_ij；

当1<i<＝n，已知第i片线阵起点的探元编号s_i0＝0，根据式(1)计算出起点在相机坐标系中的坐标分量y_i0＝b_i0，再通过式(2)计算出起点在前一片线阵上的探元编号s_i-1,(i0)＝c_i-1,0+c_i-1,1b_i0，从而计算出第i片线阵上的任意第j个点，设探元编号为s_ij，则该点在第i-1片线阵上的探元编号为s_i-1,(ij)＝s_i-1,(i0)+s_ij；

其中，c_i-1,0、c_i-1,1为第i-1片线阵与第i片线阵重叠部分的线性化模型的系数；

依次累加，得到第i片线阵上的第j个探元s_ij在虚拟线阵上的探元编号为

其中，s_1,(ij)为第i片线阵上的第j点在第1片上的探元编号，s_k,(k+10)为第k+1片线阵上的第0点在第k片上的探元编号，k＝1,2,…,i-1。

而且，步骤3实现如下，

对于每片线阵，计算出m个点的探元编号s_ij和其对应的坐标(x_ij,y_ij)，并且根据式(3)将第i片线阵上的探元编号s_ij转换成虚拟线阵上的探元编号s′_ij，如此，得到以虚拟片探元编号s′_ij为基准的一系列虚拟控制点坐标(s′_ij,x_ij′,y_ij′)，其中虚拟线阵上探元的坐标分量x_ij′,y_ij″采用按照式(1)计算的值。

而且，步骤4实现如下，

利用m×n个虚拟控制点，通过最小二乘法拟合得到虚拟片线阵参数：

其中，a₀、a₁、a₂、a₃、b₀、b₁、b₂和b₃为虚拟片线阵参数。

而且，用于影像虚拟化与拼接处理。

本发明还提供一种保持原始分辨率的遥感影像拼接方法，建立虚拟线阵的每个探元与原始单线阵的探元之间的一一对应关系，使虚拟线阵上每个探元的分辨率与其对应的原始单线阵上探元的分辨率相一致，实现过程包括以下步骤，

步骤1，单片线阵重叠段参数线性拟合，实现如下，

设第i片线阵上第j点在相机坐标系中的坐标为(x_ij,y_ij)，坐标分量x_ij,y_ij满足以下三次多项式函数，

其中，a_i0a_i1a_i2a_i3b_i0b_i1b_i2b_i3为已知的第i片线阵参数，s_ij为第i片线阵上第j个探元的编号

每个单片线阵的探元数为N，线阵总片数为n，i＝1,2,…,n；假设每q个探元取一个点，计算用的数据点数m＝N/q，点序号j＝0,1,…,m；

当i<n时，从第i片线阵的尾部取一小段P，P中至少包含第i片线阵与第i+1片线阵在线阵方向上重叠的部分，在P上选取m1个点作为控制点，根据式(1)计算得到第i片线阵上的m1个点的坐标y_ij；

这m1个点的探元编号s_ij和坐标分量y_ij满足下列线性方程，

s_ij＝c_i,0+c_i,1y_ij (2)

利用m1个控制点，通过最小二乘法，拟合上述线性方程的系数c_i,0和c_i,1；

根据式(2)得到小段P上的任意点(x_ij,y_ij)在第i片线阵上的探元编号s_ij；

步骤2，计算每个探元在虚拟线阵上的编号，实现如下，

设计算第i片线阵第j个探元在虚拟线阵上的编号s′_ij，

当i＝1，若某一点的探元编号为s_ij，则该点在虚拟线阵上的编号s′_ij＝s_ij；

当1<i<＝n，已知第i片线阵起点的探元编号s_i0＝0，根据式(1)计算出起点在相机坐标系中的坐标分量y_i0＝b_i0，再通过式(2)计算出起点在前一片线阵上的探元编号s_i-1,(i0)＝c_i-1,0+c_i-1,1b_i0，从而计算出第i片线阵上的任意第j个点，设探元编号为s_ij，则该点在第i-1片线阵上的探元编号为s_i-1,(ij)＝s_i-1,(i0)+s_ij；

其中，c_i-1,0、c_i-1,1为第i-1片线阵与第i片线阵重叠部分的线性化模型的系数；

依次累加，得到第i片线阵上的第j个探元s_ij在虚拟线阵上的探元编号为

其中，s_1,(ij)为第i片线阵上的第j点在第1片上的探元编号，s_k,(k+10)为第k+1片线阵上的第0点在第k片上的探元编号，k＝1,2,…,i-1；

步骤3，计算各片线阵的虚拟控制点，实现如下，

对于每片线阵，计算出m个点的探元编号s_ij和其对应的坐标(x_ij,y_ij)，并且根据式(3)将第i片线阵上的探元编号s_ij转换成虚拟线阵上的探元编号s′_ij，如此，得到以虚拟片探元编号s′_ij为基准的一系列虚拟控制点坐标(s′_ij,x_ij′,y_ij′)，其中虚拟线阵上探元的坐标分量x_ij′,y_ij″采用按照式(1)计算的值；

步骤4，最小二乘法解算虚拟线阵参数，实现如下，

利用m×n个虚拟控制点，通过最小二乘法拟合得到虚拟线阵参数：

其中，a₀、a₁、a₂、a₃、b₀、b₁、b₂和b₃为虚拟线阵参数；

步骤5，根据步骤4所得虚拟线阵参数，实现从原始单线阵影像到虚拟影像的转换过程，并且每个单线阵虚拟影像均有坐标信息，将虚拟化的影像按照坐标信息进行排列、拼接，得到最终拼接好的虚拟影像。

本发明与现有技术相比的优点在于：在现有技术中，虚拟线阵上的探元与原始单线阵的探元没有对应关系，虚拟线阵上所有探元分辨率都相同。本发明中，虚拟线阵的每个探元与原始单线阵的探元之间有一一对应关系，虚拟线阵上每个探元的分辨率与其对应的原始单线阵上探元的分辨率相一致。在视场角很大或幅宽很大的情况下，使得拼接影像保持原始影像分辨率是定量遥感的需要，这是本发明的意义所在。本发明有利于促进卫星遥感影像的广泛应用，具有重要的市场价值。

附图说明

图1为本发明实施例单线阵和虚拟线阵的位置关系的示意图。

图2为本发明实施例的原始单线阵上每个探元分辨率不一致的示意图。

图3为现有技术解算的虚拟线阵上每个探元分辨率相同的示意图。

图4为本发明实施例解算的虚拟线阵上每个探元分辨率不相同的示意图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例中，提供的新的虚拟线阵参数提取方法建立虚拟线阵的每个探元与原始单线阵的探元之间的一一对应关系，使虚拟线阵上每个探元的分辨率与其对应的原始单线阵上探元的分辨率相一致，实现过程包括以下步骤：

步骤1.单片线阵重叠段参数线性拟合

设第i片线阵上第j点在相机坐标系(对于一台相机，是相机坐标系；对于多台相机，则是本体坐标系)中的坐标为(x_ij,y_ij)，坐标分量x_ij,y_ij满足以下三次多项式函数：

其中，a_i0、a_i1、a_i2、a_i3、b_i0、b_i1、b_i2和b_i3为已知的第i片线阵参数，s_ij为第i片线阵上第j个点的探元编号。

对于单台相机，考虑相机坐标系：

x_ij,y_ij对应探元在相机坐标系中的方向矢量分别在x、y两个方向上的分量。

其中，xy为相机坐标系的焦平面直角坐标系，z为相机坐标系的光轴方向，固定z＝1得到x和y分量；

对于多台相机，考虑本体坐标系：

x_ij,y_ij对应探元在本体坐标系中的方向矢量分别在x、y两个方向上的分量。

其中x为卫星滚动轴，指向飞行方向；z为卫星偏航轴，指向地心方向；y为卫星俯仰轴；xyz构成右手系。同上，固定z＝1得到x和y分量。

参见图1，x方向为卫星飞行方向，y方向为线阵方向，小段直线为单个的线阵，弯曲的虚线为虚拟线阵。

每个单片线阵的探元数为N，线阵总片数为n，i＝1,2,…,n。如图2所示，每个单片线阵的探元数相同，但是各片线阵间的探元分辨率不同，其中双实线为原始单线阵，竖线的间距表示其探元的分辨率。如图3所示，现有技术得到的虚拟线阵上每个探元分辨率相同，其中双虚线为现有技术解算的虚拟线阵；竖线的间距表示其探元的分辨率。图4是本发明计算的虚拟线阵参数，虚拟线阵上每个探元分辨率各不相同，与原始分辨率保持一致，其中双虚线为本发明解算的虚拟线阵；竖线的间距表示其探元的分辨率。计算方法如下：

1)将各个单片线阵按照一定的方式进行连接，得到虚拟线阵的探元编号；

2)计算虚拟线阵的控制点坐标；

3)根据上述探元编号和控制点坐标解算虚拟线阵参数。

详述如下。

假设每q个探元取一个点，那么第j个点的探元编号s＝j×q，即s_ij。一般探元数N是比较大的值，比如3000或6000或10000，探元编号s取值1～N。而计算用的数据点数m＝N/q，通常的经验q取值可以是60，100等。其中点序号j＝0,1,…,m。

当i<n时，从第i片线阵的尾部取一小段P，P中至少包含第i片线阵与第i+1片线阵在线阵方向上重叠的部分。具体实施时，由于重叠部分可根据厂商设计大致确定，但为保证能包含重叠部分，可以设定适当多取一些。在P上取m1个点作为控制点，根据(1)计算得到第i片线阵上的m1个点的坐标y_ij(其中j的取值为所取点的点序号)。m1＜m，具体实施时可根据经验取值，一般m1取值范围为10～30，m取值范围为30～200。因为这m1个点满足方程(1)；方程(1)是三次多项式函数曲线；对函数曲线划分成很多小段时，每一小段可以近似看成是一条直线。

小段P为直线，假设第i片线阵的中一小段P的直线方程是：y_ij＝d_i0+d_i1s_ij

其中，d_i0、d_i1为对应这一小段P，以探元编号s_ij为自变量，坐标分量y_ij为应变量的线性函数(线性方程、直线方程)的2个系数。

换句话说，在这一小段直线P上选取m1个点，这些点的探元编号s_ij和坐标分量y_ij满足下列线性方程：

s_ij＝c_i,0+c_i,1y_ij (2)

根据已有的知识，可以知道包含相邻两片线阵重叠部分的P的探元编号s_ij的大致范围，再根据(1)可以计算对应的坐标y_ij。因此，利用m1个控制点，通过最小二乘法，可以拟合上述线性方程的系数c_i,0和c_i,1。

然后，根据(2)可以知道坐标y_ij对应的探元编号s_ij。即：能计算出包含第i+1片线阵上与第i片线阵重叠的部分的小段P上的任意点(x_ij,y_ij)在第i片线阵上的探元编号s_ij。

在步骤1中，利用线性模型计算坐标y_ij对应的探元编号s_ij是本发明的关键技术之一。

备注1：这里(2)采用线性函数(而不是三次多项式函数)模型是因为：从(1)式可知，从y_ij坐标到探元编号s_ij是一对多的关系；在局部(如P上的点)是一对一的关系。

备注2：关于线性函数模型的参数c_j0,c_i1的解算：先按照公式(1)即：根据已知的单线阵参数计算m1个控制点坐标，再利用最小二乘法从m1个控制点拟合得到模型参数c_i0,c_i1。最小二乘法是已有的方法，本发明不予赘述。

步骤2.计算第i片线阵第j个探元在虚拟线阵上的编号s′_ij。

对于第1片线阵(i＝1)，若某一点的探元编号为s_ij，则该点在虚拟线阵上的编号为s′_ij＝s_ij。

对于第i(1<i<＝n)片线阵，已知其起点的探元编号s_i0＝0，根据(1)同理计算出起点在相机坐标系中的坐标分量y_i0＝b_i0，再通过(2)可以计算出起点在前一片(i-1)线阵上的探元编号s_i-1,(i0)＝c_i-1,0+c_i-1,1b_i0，从而计算出该片(第i片)线阵上的任意点(假设第j个点)，设探元编号为s_ij，则该点在第i-1片线阵上的探元编号为s_i-1,(ij)＝s_i-1,(i0)+s_ij。

其中，c_i-1,0、c_i-1,1为第i-1片线阵与第i片线阵重叠部分的线性化模型的系数。

以此类推，第i片线阵上的第j点在第i-1片上的探元编号s_i-1,(ij)

s_1,(2j)＝s_1,(20)+s_2j得到第2片上的第j点在第1片上的探元编号

s_2,(3j)＝s_2,(30)+s_3j得到第3片上的第j点在第2片上的探元编号

s_3,(4j)＝s_3,(40)+s_4j得到第4片上的第j点在第3片上的探元编号

…s_i-1,(ij)＝s_i-1,(i0)+s_ij得到第i片上的第j点在第i-1片上的探元编号

相加可以得到第i片线阵上的第j点在第1片上的探元编号s_1,(ij)，

s_1,(2j)＝s_1,(20)+s_2j得到第2片上的第j点在第1片上的探元编号。

s_1,(3j)＝s_1,(20)+s_2,(30)+s_3j先计算第3片上的第j点在第2片上的探元编号；再将其作为第2片上的第j’点，得到该点在第1片上的探元编号。

s_1,(4j)＝s_1,(20)+s_2,(30)+s_3,(40)+s_4j先计算第4片上的第j点在第3片上的探元编号；再将其作为第3片上的第j’点，得到该点在第2片上的探元编号；再将其作为第2片上的第j”点，得到该点在第1片上的探元编号。

s_1,(5j)＝s_1,(20)+s_2,(30)+s_3,(40)+s_4,(50)+s_5j先计算第5片上的第j点在第4片上的探元编号；再将其作为第4片上的第j'点，得到该点在第3片上的探元编号；再将其作为第3片上的第j”点，得到该点在第2片上的探元编号；再将其作为第2片上的第j”'点，得到该点在第1片上的探元编号。

…s_1,(ij)＝s_1,(20)+s_2,(30)+…+s_i-1,(i0)+s_ij先计算第i片上的第j点在第i-1片上的探元编号；再将其作为第i-1片上的第j'点，得到该点在第i-1片上的探元编号；……,最后得到该点(第i片上的第j点)在第1片上的探元编号。

依次累加，得到第i片线阵上的第j个探元s_ij在虚拟线阵上的探元编号为

其中，s_1,(ij)为第i片线阵上的第j点在第1片上的探元编号，s_k,(k+10)为第k+1片线阵上的第0点在第k片上的探元编号(k＝1,2,…,i-1)，依次类推。最后计算得到的是第i片线阵上的第j点在第1片(即虚拟片)上的探元编号，虚拟片的范围包含所有单片。

s_k,(k+10)获取方式可参见前文s_i-1,(ij)的求取。

在步骤2中，通过相邻线阵的重叠区，对相邻线阵的探元编号进行转换，从而实现了将多个单线阵的探元进行连续编号，这是本发明的关键技术之一。

该方法使得虚拟线阵和原始单线阵上的探元一一对应，不仅在数量上能够保持一致，而且每个探元的大小也能保持一致，从而使得虚拟线阵影像能够保持原始影像的分辨率。

步骤3.计算各片线阵的虚拟控制点

对于每片线阵i，都可以计算出m个点的探元编号s_ij和其对应的坐标(x_ij,y_ij)，并且根据(3)可以将第i片线阵上的探元编号s_ij转换成虚拟线阵上的探元编号s′_ij，如此，可以得到以虚拟片探元编号s′_ij为基准的一系列虚拟控制点坐标：(s′_ij,x_ij′,y_ij′)。其中，虚拟线阵上探元的坐标分量x_ij′,y_ij′就是采用按照(1)计算的值：x′_ij＝x_ij,y′_ij＝y_ij。

步骤4.最小二乘法解算虚拟线阵参数

利用m×n个虚拟控制点，通过最小二乘法拟合得到虚拟线阵参数：

其中，a₀、a₁、a₂、a₃、b₀、b₁、b₂和b₃为虚拟线阵参数。

步骤2和步骤4同样采用最小二乘法，先根据已知的单线阵参数计算虚拟控制点坐标，再利用最小二乘法从虚拟控制点拟合得到模型参数。不同的是，这里拟合模型采用三次多项式，拟合所用的自变量是虚拟片的探元编号。

实施例二中提供的新的保持原始分辨率的遥感影像拼接方法，在进行以上步骤1～4后，进行以下步骤：

步骤5.影像虚拟化与拼接处理

基于步骤4所得虚拟线阵参数，利用现有技术(参考文献：王密；朱映；金淑英；李德仁；龚健雅，高分辨率光学推扫卫星稳态重成像传感器校正方法及系统，中国专利，申请号CN201510386827.5，公开号CN105091906A，2015年)可实现从原始单线阵影像到虚拟影像的转换过程，并且每个单线阵虚拟影像均有坐标信息，将虚拟化的影像按照坐标信息进行排列、拼接，得到最终拼接好的虚拟影像。

具体实施时，可采用软件技术实现以上流程的自动运行，也可以采用模块化方式提供相应系统。实施本发明技术方案的硬件装置也应当在本发明的保护范围内。

通过实验，将原始单线阵影像和现有技术得到的虚拟影像对比，原始单线阵影像与本发明得到的虚拟影像对比，可见采用本发明技术方案得到的虚拟影像明显更优。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种保持原始分辨率的遥感虚拟线阵参数提取方法，其特征在于：建立虚拟线阵的每个探元与原始的单片线阵的探元之间的一一对应关系，使虚拟线阵上每个探元的分辨率与其对应的原始的单片线阵上探元的分辨率相一致，实现过程包括以下步骤，

步骤1，单片线阵重叠段参数线性拟合；

步骤2，根据步骤1所得结果，计算单片线阵的每个探元在虚拟线阵上的编号；

步骤3，根据步骤2所得结果，提取各片单片线阵的虚拟控制点；

步骤4，基于步骤3所得虚拟控制点，采用最小二乘法解算虚拟线阵参数；

步骤1实现如下，

设第i片单片线阵上第j点在相机坐标系中的坐标为(x_ij，y_ij)，坐标分量x_ij，y_ij满足以下三次多项式函数，

其中，a_i0、a_i1、a_i2、a_i3、b_i0、b_i1、b_i2、b_i3为已知的第i片单片线阵参数，s_ij为第i片单片线阵上第j个探元的编号；

每个单片线阵的探元数为N，单片线阵总片数为n，i＝1，2，...，n；假设每q个探元取一个点，计算用的数据点数m＝N/q，点序号j＝0，1，…，m；

当i＜n时，从第i片单片线阵的尾部取一小段P，P中至少包含第i片单片线阵与第i+1片单片线阵在线阵方向上重叠的部分，在P上选取m1个点作为控制点，根据式(1)计算得到第i片单片线阵上的m1个点的坐标y_ij；

这m1个点的探元编号s_ij和坐标分量y_ij满足下列线性方程，

s_ij＝c_i，0+c_i，1y_ij (2)

利用m1个控制点，通过最小二乘法，拟合上述线性方程的系数c_i，0和c_i，1；

根据式(2)得到小段P上的任意点(x_ij，y_ij)在第i片单片线阵上的探元编号s_ij。

2.根据权利要求1所述保持原始分辨率的遥感虚拟线阵参数提取方法，其特征在于：步骤2实现如下，

设计算第i片单片线阵第j个探元在虚拟线阵上的编号s′_ij，

当i＝1，若某一点的探元编号为s_ij，则该点在虚拟线阵上的编号s′_ij＝s_ij；

当1＜i＜＝n，已知第i片单片线阵起点的探元编号s_i0＝0，根据式(1)计算出起点在相机坐标系中的坐标分量y_i0＝b_i0，再通过式(2)计算出起点在前一片单片线阵上的探元编号s_i-1，(i0)＝c_i-1，0+c_i-1，1b_i0，从而计算出第i片单片线阵上的任意第j个点，设探元编号为s_ij，则该点在第i-1片单片线阵上的探元编号为s_i-1，(ij)＝s_i-1，(i0)+s_ij；

其中，c_i-1，0、c_i-1，1为第i-1片单片线阵与第i片单片线阵重叠部分的线性化模型的系数；

依次累加，得到第i片单片线阵上的第j个探元s_ij在虚拟线阵上的探元编号为

其中，s_1，(ij)为第i片单片线阵上的第j点在第1片上的探元编号，s_k，(k+10)为第k+1片单片线阵上的第0点在第k片上的探元编号，k＝1，2，…，i-1。

3.根据权利要求1所述保持原始分辨率的遥感虚拟线阵参数提取方法，其特征在于：步骤3实现如下，

对于每片单片线阵，计算出m个点的探元编号s_ij和其对应的坐标(x_ij，y_ij)，并且根据式(3)将第i片单片线阵上的探元编号s_ij转换成虚拟线阵上的探元编号s′_ij，如此，得到以虚拟片探元编号s′_ij为基准的一系列虚拟控制点坐标(s′_ij，x_ij′，y_ij′)，其中虚拟线阵上探元的坐标分量x_ij′，y_ij′采用按照式(1)计算的坐标分量值。

4.根据权利要求3所述保持原始分辨率的遥感虚拟线阵参数提取方法，其特征在于：步骤4实现如下，

利用m×n个虚拟控制点，通过最小二乘法拟合得到虚拟片线阵参数：

其中，a₀、a₁、a₂、a₃、b₀、b₁、b₂和b₃为虚拟片线阵参数。

5.根据权利要求1或2或3或4所述保持原始分辨率的遥感虚拟线阵参数提取方法，其特征在于：用于影像虚拟化与拼接处理。

6.一种保持原始分辨率的遥感影像拼接方法，其特征在于：建立虚拟线阵的每个探元与原始的单片线阵的探元之间的一一对应关系，使虚拟线阵上每个探元的分辨率与其对应的原始的单片线阵上探元的分辨率相一致，实现过程包括以下步骤，

步骤1，单片线阵重叠段参数线性拟合，实现如下，

设第i片单片线阵上第j点在相机坐标系中的坐标为(x_ij，y_ij)，坐标分量x_ij，y_ij满足以下三次多项式函数，

其中，a_i0、a_i1、a_i2、a_i3、b_i0、b_i1、b_i2、b_i3为已知的第i片单片线阵参数，s_ij为第i片单片线阵上第j个探元的编号

每个单片线阵的探元数为N，单片线阵总片数为n，i＝1，2，...，n；假设每q个探元取一个点，计算用的数据点数m＝N/q，点序号j＝0，1，…，m；

当i＜n时，从第i片单片线阵的尾部取一小段P，P中至少包含第i片单片线阵与第i+1片单片线阵在线阵方向上重叠的部分，在P上选取m1个点作为控制点，根据式(1)计算得到第i片单片线阵上的m1个点的坐标y_ij；

这m1个点的探元编号s_ij和坐标分量y_ij满足下列线性方程，

s_ij＝c_i，0+c_i，1y_ij (2)

利用m1个控制点，通过最小二乘法，拟合上述线性方程的系数c_i，0和c_i，1；

根据式(2)得到小段P上的任意点(x_ij，y_ij)在第i片单片线阵上的探元编号s_ij；

步骤2，计算单片线阵的每个探元在虚拟线阵上的编号，实现如下，

设计算第i片单片线阵第j个探元在虚拟线阵上的编号s′_ij，

当i＝1，若某一点的探元编号为s_ij，则该点在虚拟线阵上的编号s′_ij＝s_ij；

当1＜i＜＝n，已知第i片单片线阵起点的探元编号s_i0＝0，根据式(1)计算出起点在相机坐标系中的坐标分量y_i0＝b_i0，再通过式(2)计算出起点在前一片单片线阵上的探元编号s_i-1，(i0)＝c_i-1，0+c_i-1，1b_i0，从而计算出第i片单片线阵上的任意第j个点，设探元编号为s_ij，则该点在第i-1片单片线阵上的探元编号为s_i-1，(ij)＝s_i-1，(i0)+s_ij；

其中，c_i-1，0、c_i-1，1为第i-1片单片线阵与第i片单片线阵重叠部分的线性化模型的系数；

依次累加，得到第i片单片线阵上的第j个探元s_ij在虚拟线阵上的探元编号为

其中，s_1，(ij)为第i片单片线阵上的第j点在第1片上的探元编号，s_k，(k+10)为第k+1片单片线阵上的第0点在第k片上的探元编号，k＝1，2，…，i-1；

步骤3，计算各片单片线阵的虚拟控制点，实现如下，

对于每片单片线阵，计算出m个点的探元编号s_ij和其对应的坐标(x_ij，y_ij)，并且根据式(3)将第i片单片线阵上的探元编号s_ij转换成虚拟线阵上的探元编号s′_ij，如此，得到以虚拟片探元编号s′_ij为基准的一系列虚拟控制点坐标(s′_ij，x_ij′，y_ij′)，其中虚拟线阵上探元的坐标分量x_ij′，y_ij′采用按照式(1)计算的坐标分量值；

步骤4，最小二乘法解算虚拟线阵参数，实现如下，

利用m×n个虚拟控制点，通过最小二乘法拟合得到虚拟线阵参数：

其中，a₀、a₁、a₂、a₃、b₀、b₁、b₂和b₃为虚拟线阵参数；

步骤5，根据步骤4所得虚拟线阵参数，实现从原始单线阵影像到虚拟影像的转换过程，并且每个单线阵虚拟影像均有坐标信息，将虚拟化的影像按照坐标信息进行排列、拼接，得到最终拼接好的虚拟影像。

Images