CN112465986A - 一种卫星遥感影像镶嵌的方法及装置 - Google Patents

一种卫星遥感影像镶嵌的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种高分辨率遥感卫星影像镶嵌的方法及装置，该方法包括：获取多幅原始遥感影像，根据预设的区域网平差法对预设的RPC模型文件进行修正，根据修正后的RPC模型文件对所述多幅原始遥感影像进行纠正得到多幅纠正后的遥感影像；根据所述多幅纠正后的遥感影像计算镶嵌线，根据所述镶嵌线将所述多幅纠正后的遥感影像进行镶嵌得到镶嵌后的遥感影像。本申请解决了现有技术中在缺少有效高精度控制点与高程模型DEM的情况下，对多景影像镶嵌处理的处理效率与精度较低的技术问题。

Description

一种卫星遥感影像镶嵌的方法及装置
技术领域
本申请涉及光学遥感影像处理技术领域，尤其涉及一种卫星遥感影像镶嵌的方法及装置。
背景技术
随着光学遥感卫星成像技术的迅猛发展，卫星对地观测系统日益完善，多星协同观测能力也在不断提高，卫星重访周期也在不断缩短，卫星能够对同一目标区域进行多次成像，但是，由于单景影像覆盖区域有限，对于特定的目标区域，通常需要将目标区域不同程度的多景影像进行镶嵌拼接。因此，影像镶嵌是数字正射影像自动化生产过程中关键环节，对正射影像的质量有着重要的影响。
目前，常见的卫星遥感影像镶嵌的方式是通过有效高精度控制点与高程模型(DEM)来进行遥感影像镶嵌得到正射影像，但是，在实际卫星遥感影像处理过程中，可能会存在缺少有效高精度控制点与高程模型(DEM)的情况，在此情况下，由于没有有效高精度控制点与DEM，无法生产高精度的正射产品，导致对多景影像镶嵌处理的处理效率与精度较低。
发明内容
本申请解决的技术问题是：针对现有技术中在缺少有效高精度控制点与高程模型(DEM)的情况下，对多景影像镶嵌处理的处理效率与精度较低的问题，本申请提供了一种高分辨率遥感卫星影像镶嵌的方法及装置，一方面通过区域网平差法对预设的RPC模型文件进行修正，通过修正后的RPC模型对原始遥感影像进行纠正，提高了遥感影像的精度；另一方面通过输入的高精度DEM数据在每幅所述纠正后的遥感影像中确定设置镶嵌线的区域，然后预设的Voronoi图在所述区域中确定所述每幅纠正后的遥感影像对应的镶嵌线，进而优化了镶嵌线的选择，提高了对多景影像镶嵌处理的处理效率与精度。
第一方面，本申请实施例提供一种高分辨率遥感卫星影像镶嵌的方法，该方法包括：
获取多幅原始遥感影像，根据预设的区域网平差法对预设的RPC模型文件进行修正，根据修正后的RPC模型文件对所述多幅原始遥感影像进行纠正得到多幅纠正后的遥感影像；
根据所述多幅纠正后的遥感影像计算镶嵌线，根据所述镶嵌线将所述多幅纠正后的遥感影像进行镶嵌得到镶嵌后的遥感影像。
本申请实施例所提供的方案中，通过区域网平差法对预设的RPC模型文件进行修正，通过修正后的RPC模型对原始遥感影像进行纠正，提高了遥感影像的精度。
可选地，根据所述多幅纠正后的遥感影像计算镶嵌线，包括：
根据输入的高精度DEM数据在每幅所述纠正后的遥感影像中确定设置镶嵌线的区域；
根据预设的Voronoi图在所述区域中确定所述每幅纠正后的遥感影像对应的镶嵌线。
本申请实施例所提供的方案中，通过输入的高精度DEM数据在每幅所述纠正后的遥感影像中确定设置镶嵌线的区域，然后预设的Voronoi图在所述区域中确定所述每幅纠正后的遥感影像对应的镶嵌线，进而优化了镶嵌线的选择，提高了对多景影像镶嵌处理的处理效率与精度。
可选地，根据所述镶嵌线将所述多幅纠正后的遥感影像进行镶嵌得到镶嵌后的遥感影像，包括：
根据所述镶嵌线将所述多幅纠正后的遥感影像进行镶嵌得到初始的镶嵌遥感影像；
通过预设的滤波器对所述初始的镶嵌遥感影像进行匀光处理得到所述镶嵌后的遥感影像。
可选地，在根据所述镶嵌线将所述多幅纠正后的遥感影像进行镶嵌得到镶嵌后的遥感影像之前，还包括：接收用户通过人机交互设备输入的镶嵌编辑指令，根据所述镶嵌线编辑指令对所述镶嵌线进行精细编辑调整。
第二方面，本申请实施例提供了一种高分辨率遥感卫星影像镶嵌的装置，该装置包括：
修正单元，用于获取多幅原始遥感影像，根据预设的区域网平差法对预设的RPC模型文件进行修正，根据修正后的RPC模型文件对所述多幅原始遥感影像进行纠正得到多幅纠正后的遥感影像；
镶嵌单元，用于根据所述多幅纠正后的遥感影像计算镶嵌线，根据所述镶嵌线将所述多幅纠正后的遥感影像进行镶嵌得到镶嵌后的遥感影像。
可选地，所述镶嵌单元，具体用于：
根据输入的高精度DEM数据在每幅所述纠正后的遥感影像中确定设置镶嵌线的区域；
根据预设的Voronoi图在所述区域中确定所述每幅纠正后的遥感影像对应的镶嵌线。
可选地，所述镶嵌单元，具体用于：
根据所述镶嵌线将所述多幅纠正后的遥感影像进行镶嵌得到初始的镶嵌遥感影像；
通过预设的滤波器对所述初始的镶嵌遥感影像进行匀光处理得到所述镶嵌后的遥感影像。
可选地，所述镶嵌单元，还用于：接收用户通过人机交互设备输入的镶嵌编辑指令，根据所述镶嵌线编辑指令对所述镶嵌线进行精细编辑调整。
附图说明
图1为本申请实施例所提供的一种高分辨率遥感卫星影像镶嵌的方法的流程示意图；
图2为本申请实施例所提供的一种高分辨率遥感卫星影像镶嵌的装置的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供的方案中，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
以下结合说明书附图对本申请实施例所提供的一种高分辨率遥感卫星影像镶嵌的方法做进一步详细的说明，该方法具体实现方式可以包括以下步骤(方法流程如图1所示)：
步骤101，获取多幅原始遥感影像，根据预设的区域网平差法对预设的RPC模型文件进行修正，根据修正后的RPC模型文件对所述多幅原始遥感影像进行纠正得到多幅纠正后的遥感影像。
为了提高遥感影像的相对位置的精度，在对遥感卫星影像进行镶嵌之前，需要对原始遥感影像进行修正。具体的，在本申请实施例所提供的方案中，首先采用预设的区域网平差法对预设的RPC模型文件进行修正，然后根据修正后的RPC模型文件对所述多幅原始遥感影像进行纠正得到多幅纠正后的遥感影像。
进一步，在本申请实施例所提供的方案中，根据区域网平差法预处理生产的RPC模型文件与传感器校正后的整幅影像数据，区域网平差法具备根据影像同名点计算优化预处理的RPC系数的功能，镶嵌软件加载经过优化的RPC文件再次对影像进行加载，影像相对位置精度大幅提升，为后续镶嵌＝线生成，匀色处理奠定了坚实的基础。为了便于理解下面对遥感卫星影像纠正处理的过程进行简要说明。
目前，高分辨率卫星影像的处理通常采用统一的几何成像模型，即有理多项式成像(RFM)模型。在有理函数模型中，像点坐标(r,c)表示为地面点坐标(x,y,z)多项式的比值，基本方程式为：
Figure BDA0002805058560000051
其中，rn和cn分别表示标准化的像素坐标；xn、yn和zn分别表示标准化的地面点坐标。
一般地，多项式次数最高取为3，地面点用三维坐标表示，则每个多项式通过如下形式表示：
Figure BDA0002805058560000052
其中，ai,j,k为多项式系数。
进一步，将上述方程(1)改写为下式：
Figure BDA0002805058560000053
多项式系数称为有理函数系数(Rational Function Coefficients，简称RFCs)。多项式一次项的比值用来描述投影误差，二次项的比值用来描述地球曲率误差、大气折光差、镜头畸变差等。更高次项的比值用来描述其它一些未知的误差。
步骤102，根据所述多幅纠正后的遥感影像计算镶嵌线，根据所述镶嵌线将所述多幅纠正后的遥感影像进行镶嵌得到镶嵌后的遥感影像。
进一步，在本申请实施例所提供的方案中，在对多幅原始遥感影像进行纠正得到纠正后的遥感影像之后，需要根据多幅纠正后的遥感影像计算镶嵌线。具体的，根据多幅纠正后的遥感影像计算镶嵌线的方式有多种，下面以一种较佳的方式为例进行说明。
在一种可能实现的方式中，根据所述多幅纠正后的遥感影像计算镶嵌线，包括：根据输入的高精度DEM数据在每幅所述纠正后的遥感影像中确定设置镶嵌线的区域；根据预设的Voronoi图在所述区域中确定所述每幅纠正后的遥感影像对应的镶嵌线。
具体的，正射影像镶嵌需确定重叠区域的接缝线，在接缝线的左边取左影像的像素，接缝线的右边取右影像的像素，在最终镶嵌结果影像中的每个像素都可以仅被一幅正射影像表示，在这个过程中，实际上每幅正射影像的范围都被接缝线分割成为了一个有效镶嵌多边形。有效镶嵌多边形定义了每幅正射影像中的有用部分，这样镶嵌处理就变成了基于有效镶嵌多边形，将每幅正射影像中有用部分拼贴合成到一起的处理。
进一步，为了提高镶嵌遥感影像的质量，在本申请实施例所提供的方案中，设置有DEM数据接口，可以通过该接口输入预设的DEM数据，首先根据DEM数据在每幅所述纠正后的遥感影像中确定设置镶嵌线的区域，然后根据预设的Voronoi图在所述区域中确定所述每幅纠正后的遥感影像对应的镶嵌线。
为例便于理解下面对根据预设的Voronoi图在所述区域中确定所述每幅纠正后的遥感影像对应的镶嵌线的过程进行简要介绍。
具体的，Voronoi图，又叫泰森多边形或Dirichlet图，它是由一组由连接两邻点直线的垂直平分线组成的连续多边形组成。N个在平面上有区别的点，按照最邻近原则划分平面；每个点与它的最近邻区域相关联。Delaunay三角形是由与相邻Voronoi多边形共享一条边的相关点连接而成的三角形。Delaunay三角形的外接圆圆心是与三角形相关的Voronoi多边形的一个顶点。Voronoi三角形是Delaunay图的偶图。对给定平面上n个点的点集S＝{p1，p2,,,,pn}的每个点都可以做一个Voronoi多边形，这样的n个Voronoi多边形组成的图称为Voronoi图，记为Vor(S)。Voronoi多边形的每条边是S中某两点连线的垂直平分线，.每个Voronoi点恰好是三条Voronoi边的交点，也就是说Voronoi点是由S中三点形成的三角形的外接圆心。
在本申请实施例所提供的方案中，通过输入的高精度DEM数据在每幅所述纠正后的遥感影像中确定设置镶嵌线的区域，然后预设的Voronoi图在所述区域中确定所述每幅纠正后的遥感影像对应的镶嵌线，进而优化了镶嵌线的选择，提高了对多景影像镶嵌处理的处理效率与精度。
进一步，由于不均匀光照、不同大气条件、传感器拍摄角度、灵敏度不同等因素，异源遥感图像间存在辐射差异。因此，镶嵌在一起的多幅影像的亮度差异较大，若不进行色调调整，色调会各不相同。因此，为了提高镶嵌遥感影像的质量，在本申请实施例所提供的方案中，将多幅遥感影像进行镶嵌处理后，还需要对镶嵌的影像进行滤波处理。
在一种可能实现的方式中，根据所述镶嵌线将所述多幅纠正后的遥感影像进行镶嵌得到镶嵌后的遥感影像，包括：根据所述镶嵌线将所述多幅纠正后的遥感影像进行镶嵌得到初始的镶嵌遥感影像；通过预设的滤波器对所述初始的镶嵌遥感影像进行匀光处理得到所述镶嵌后的遥感影像。
具体的，匀光实际上是一种相对辐射校正方法，是异源遥感影像处理和分析的前提，其目的是消除不同传感器、不同时相遥感图像的辐射差异。系统采用Wallis滤波器进行遥感影像的匀光处理。
Wallis变换是一种比较特殊的线性滤波器，实际上，它是一种局部影像变换，该变换使不同的影像或影像的不同位置的灰度方差和均值具有近似相等的数值。Wallis变换可以表示为：
Figure BDA0002805058560000071
其中，f(x,y)表示原始影像的灰度值；g(x,y)表示Wallis变换结果影像的灰度值；ms表示原始影像的局部灰度值；vs表示原始影像的标准偏差(方差)。
进一步，为了对镶嵌线进行快速、精细编辑，在一种可能实现的方式中，在根据所述镶嵌线将所述多幅纠正后的遥感影像进行镶嵌得到镶嵌后的遥感影像之前，还包括：接收用户通过人机交互设备输入的镶嵌编辑指令，根据所述镶嵌线编辑指令对所述镶嵌线进行精细编辑调整。
具体的，在本申请实施例所提供的方案中，采用64位寻址技术进行镶嵌处理，镶嵌处理系统，特别适合大范围海量区域正射影像的快速镶嵌处理。
本申请实施例所提供的方案中，通过区域网平差法对预设的RPC模型文件进行修正，通过修正后的RPC模型对原始遥感影像进行纠正，提高了遥感影像的精度。
基于与所述图1所示的方法相同的发明构思，本申请实施例所提供的一种高分辨率遥感卫星影像镶嵌的装置，参见图2，该装置包括：
修正单元201，用于获取多幅原始遥感影像，根据预设的区域网平差法对预设的RPC模型文件进行修正，根据修正后的RPC模型文件对所述多幅原始遥感影像进行纠正得到多幅纠正后的遥感影像；
镶嵌单元202，用于根据所述多幅纠正后的遥感影像计算镶嵌线，根据所述镶嵌线将所述多幅纠正后的遥感影像进行镶嵌得到镶嵌后的遥感影像。
可选地，所述镶嵌单元202，具体用于：
根据输入的高精度DEM数据在每幅所述纠正后的遥感影像中确定设置镶嵌线的区域；
根据预设的Voronoi图在所述区域中确定所述每幅纠正后的遥感影像对应的镶嵌线。
可选地，所述镶嵌单元202，具体用于：
根据所述镶嵌线将所述多幅纠正后的遥感影像进行镶嵌得到初始的镶嵌遥感影像；
通过预设的滤波器对所述初始的镶嵌遥感影像进行匀光处理得到所述镶嵌后的遥感影像。
可选地，所述镶嵌单元202，还用于：接收用户通过人机交互设备输入的镶嵌编辑指令，根据所述镶嵌线编辑指令对所述镶嵌线进行精细编辑调整。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种高分辨率遥感卫星影像镶嵌的方法，其特征在于，包括：
获取多幅原始遥感影像，根据预设的区域网平差法对预设的RPC模型文件进行修正，根据修正后的RPC模型文件对所述多幅原始遥感影像进行纠正得到多幅纠正后的遥感影像；
根据所述多幅纠正后的遥感影像计算镶嵌线，根据所述镶嵌线将所述多幅纠正后的遥感影像进行镶嵌得到镶嵌后的遥感影像。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述多幅纠正后的遥感影像计算镶嵌线，包括：
根据输入的高精度DEM数据在每幅所述纠正后的遥感影像中确定设置镶嵌线的区域；
根据预设的Voronoi图在所述区域中确定所述每幅纠正后的遥感影像对应的镶嵌线。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述镶嵌线将所述多幅纠正后的遥感影像进行镶嵌得到镶嵌后的遥感影像，包括：
根据所述镶嵌线将所述多幅纠正后的遥感影像进行镶嵌得到初始的镶嵌遥感影像；
通过预设的滤波器对所述初始的镶嵌遥感影像进行匀光处理得到所述镶嵌后的遥感影像。
4.如权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，在根据所述镶嵌线将所述多幅纠正后的遥感影像进行镶嵌得到镶嵌后的遥感影像之前，还包括：接收用户通过人机交互设备输入的镶嵌编辑指令，根据所述镶嵌线编辑指令对所述镶嵌线进行精细编辑调整。
5.一种高分辨率遥感卫星影像镶嵌的装置，其特征在于，包括：
修正单元，用于获取多幅原始遥感影像，根据预设的区域网平差法对预设的RPC模型文件进行修正，根据修正后的RPC模型文件对所述多幅原始遥感影像进行纠正得到多幅纠正后的遥感影像；
镶嵌单元，用于根据所述多幅纠正后的遥感影像计算镶嵌线，根据所述镶嵌线将所述多幅纠正后的遥感影像进行镶嵌得到镶嵌后的遥感影像。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述镶嵌单元，具体用于：
根据输入的高精度DEM数据在每幅所述纠正后的遥感影像中确定设置镶嵌线的区域；
根据预设的Voronoi图在所述区域中确定所述每幅纠正后的遥感影像对应的镶嵌线。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述镶嵌单元，具体用于：
根据所述镶嵌线将所述多幅纠正后的遥感影像进行镶嵌得到初始的镶嵌遥感影像；
通过预设的滤波器对所述初始的镶嵌遥感影像进行匀光处理得到所述镶嵌后的遥感影像。
8.如权利要求5～7任一项所述的装置，其特征在于，所述镶嵌单元，还用于：接收用户通过人机交互设备输入的镶嵌编辑指令，根据所述镶嵌线编辑指令对所述镶嵌线进行精细编辑调整。
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