CN113624207A - 一种基于轨道约束的卫星影像立体区域网平差方法 - Google Patents

一种基于轨道约束的卫星影像立体区域网平差方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113624207A
CN113624207A CN202110901838.8A CN202110901838A CN113624207A CN 113624207 A CN113624207 A CN 113624207A CN 202110901838 A CN202110901838 A CN 202110901838A CN 113624207 A CN113624207 A CN 113624207A
Authority
CN
China
Prior art keywords
image
rfm
orbit
coordinates
track
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110901838.8A
Other languages
English (en)
Inventor
张过
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Jiuyu Remote Sensing Technology Co ltd
Original Assignee
Suzhou Jiuyu Remote Sensing Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Jiuyu Remote Sensing Technology Co ltd filed Critical Suzhou Jiuyu Remote Sensing Technology Co ltd
Priority to CN202110901838.8A priority Critical patent/CN113624207A/zh
Publication of CN113624207A publication Critical patent/CN113624207A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C11/00—Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C11/00—Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying
    • G01C11/04—Interpretation of pictures
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T3/00—Geometric image transformations in the plane of the image
    • G06T3/40—Scaling of whole images or parts thereof, e.g. expanding or contracting
    • G06T3/4038—Image mosaicing, e.g. composing plane images from plane sub-images
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2200/00—Indexing scheme for image data processing or generation, in general
    • G06T2200/32—Indexing scheme for image data processing or generation, in general involving image mosaicing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

本发明提供了一种基于轨道约束的卫星影像立体区域网平差方法，其包括通过同轨道内相邻影像重叠区域的偏移量计算原始单景影像的像点在轨道影像坐标系下的坐标，对同轨拼接条件进行检查，满足拼接条件后进行拼接，对拼接后的轨道影像在物方生成虚拟控制网格，通过网格点计算轨道影像的RFM，将控制点的像方和物方坐标视为真值，经区域网平差求解RFM的仿射变换系数以及目标点的物方空间坐标，从而大大的提高了区域网平差的精度。

Description

一种基于轨道约束的卫星影像立体区域网平差方法
技术领域
本发明涉及摄影测量与遥感技术领域，特别涉及一种基于轨道约束的卫星影像立体区域网平差方法。
背景技术
随着高分辨率立体测绘卫星资源三号的成功发射，我国的高分辨率对地观测能力正在逐步增强，利用卫星遥感影像测绘和更新大比例尺地形图成为可能。区域网平差作为一种利用航空或航天遥感影像和少量地面控制点进行精密测地定位的方法，在地形图测绘过程中起到了举足轻重的作用。
在现实中，大部分卫星影像供应方并不提供影像成像时刻的姿态、轨道和相机安装等参数而仅提供RPC参数，此时严密几何模型很难建立。因此，基于严密几何模型的同轨约束方法对于仅提供RPC参数的卫星影像没有适用性。在充分考虑数据源的前提下，本文针对仅提供RPC参数的卫星影像数据，以资源三号传感器校正的标准景影像产品(仅有RPC参数)为试验对象，提出了基于轨道约束的资源三号标准景卫星影像区域网平差方法(简称轨道平差)，该方法将同轨道的影像虚拟为一个长条带的轨道影像，并重新生成轨道影像的RPC参数和补偿格网，在平差时将作为一个模型单元进行区域网平差。之后将得到轨道影像的定向参数重新规划得到原始单景影像的定向参数。最终，通过对不同区域影像数据的区域网平差试验证明，本文方法在稀疏控制下达到了较好的精度水平，其精度结果明显优于常规基于RFM单景卫星影像区域网平差的精度结果
发明内容
为解决上述问题，本发明旨在提出一种基于轨道约束的卫星影像立体区域网平差方法，旨在提高轨道约束条件下的卫星影像的区域网平差精度。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供了一种基于轨道约束的卫星影像立体区域网平差方法，其包括
通过同轨道内相邻影像重叠区域的偏移量计算原始单景影像的像点在轨道影像坐标系下的坐标；
对同轨拼接条件进行检查，满足拼接条件后进行拼接；
对拼接后的轨道影像在物方生成虚拟控制网格，通过网格点计算轨道影像的RFM；
将控制点的像方和物方坐标视为真值，经区域网平差求解RFM的仿射变换系数以及目标点的物方空间坐标。
进一步地，若通过网格点计算轨道影像的RFM得到的RFM拟合精度较差，则建立虚拟控制格网点并予以格网补偿。
本发明实施例通过通过同轨道内相邻影像重叠区域的偏移量计算原始单景影像的像点在轨道影像坐标系下的坐标，对同轨拼接条件进行检查，满足拼接条件后进行拼接，对拼接后的轨道影像在物方生成虚拟控制网格，通过网格点计算轨道影像的RFM，将控制点的像方和物方坐标视为真值，经区域网平差求解RFM的仿射变换系数以及目标点的物方空间坐标，从而大大的提高了区域网平差的精度。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种基于轨道约束的卫星影像立体区域网平差方法的同轨相邻影像拼接示意图；
图2为本发明实施例所述的一种基于轨道约束的卫星影像立体区域网平差方法的虚拟控制格网示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明提供了一种基于轨道约束的卫星影像立体区域网平差方法的结构示意图，该基于轨道约束的卫星影像立体区域网平差方法包括一种基于轨道约束的卫星影像立体区域网平差方法，其包括以下步骤S101-S104：
步骤S101：通过同轨道内相邻影像重叠区域的偏移量计算原始单景影像的像点在轨道影像坐标系下的坐标。
步骤S102：对同轨拼接条件进行检查，满足拼接条件后进行拼接。
步骤S103：对拼接后的轨道影像在物方生成虚拟控制网格，通过网格点计算轨道影像的RFM。
步骤S104：将控制点的像方和物方坐标视为真值，经区域网平差求解RFM的仿射变换系数以及目标点的物方空间坐标。
具体地，通过通过同轨道内相邻影像重叠区域的偏移量计算原始单景影像的像点在轨道影像坐标系下的坐标，对同轨拼接条件进行检查，满足拼接条件后进行拼接，对拼接后的轨道影像在物方生成虚拟控制网格，通过网格点计算轨道影像的RFM，将控制点的像方和物方坐标视为真值，经区域网平差求解RFM的仿射变换系数以及目标点的物方空间坐标，从而大大的提高了区域网平差的精度。
具体地，进行轨道平差的首要目标是要将同轨道的影像在逻辑上拼接成一个虚拟的长条带影像，即认为同轨道内的所有影像是一景影像，但实际上并不进行物理拼接。轨道内所有像点在轨道影像坐标系的像方坐标需要重新计算以及轨道影像的RFM需要重新生成。参见图1，原始单景影像的像点在轨道影像坐标系下的坐标可以通过同轨内相邻影像重叠区域的偏移量来计算，具体计算方法如下,
Figure BDA0003200202830000041
式中，i表示轨道内第i景影像；hegiht表示影像的高；bisai表示第i景影像相对于前一景影像的偏移量即两景影像重叠的长度，定义当i＝0时，bias0＝0；xi和yi分别表示该像点在轨道坐标系中的列坐标和行坐标。
此外，为了保证拼接后的轨道影像能够在逻辑上拼成一景，同时保证轨道影像的RFM拟合精度较高，需进行同轨拼接条件检查。对同轨拼接条件进行检查，满足拼接条件后进行拼接；即先将影像A(图1)上重叠区域的像点投影到物方的高程，再将该物方点反投影到其同轨相邻的下景影像B的像平面上，与影像B上“同名点”(这里的同名点实际表示的为同一个点，因为同轨相邻标准景影像切割生产导致分割在两景影像上，这两个点实际并不存在交会条件)的像点坐标做差其偏差不应超限(可例如将阈值设为1个像素)。若超限，应将一景轨道影像划分为两景，以此类推。参见图2，对于拼接后轨道影像RFM的计算，采用地形无关的方案求解。首先将轨道影像在物方生成虚拟控制格网，再利用这些格网点计算轨道影像的RFM。对拼接后的轨道影像在物方生成虚拟控制网格，通过网格点计算轨道影像的RFM，若得到的RFM拟合精度较差(如拟合精度大于5％像素)，此时为了保证轨道影像RFM具有较高的内部几何精度，应建立虚拟控制格网点并予以格网补偿。
有理函数模型(RFM)是将像点坐标(x，y)表示为地面点坐标(X，Y，Z)的多项式的比值，一般形式为，
Figure BDA0003200202830000051
式中，x、y为像点坐标；X、Y、Z为地面点坐标；多项式Pi(i＝1，2，3，4)中每一项的各个坐标分量的幂次及其幂之和最大不超过3。则各多项式的形式为
Pi＝ai0+ai1Z+ai2Y+ai3X+ai4ZY+ai5ZX+ai6YX+ai7Z2+ai8Y2+ai9X2+ai10ZYX+ai11Z2Y+ai12Z2X+ai13Y2Z+ai14Y2X+ai15ZX2+ai16YX2+ai17Z3+ai18Y3+ai19X3 (3)
式中，aij(i＝1,2,3,4；j＝0,1,...,19)为有理函数的多项式系数(rationalpolynomial coefficients,RPCs)。
一般说来，高分辨率卫星遥感影像均附带有RPC参数。或其RPC参数可以采用与地形无关的方案通过对严密几何模型的拟合而求得，通常将其视为已知值。本文所采用的RPC参数即为轨道影像的RPC参数。研究表明，RPC参数常常包含有误差，采用基于像方补偿方案能够很好地消除其对影像几何定位结果的影响。常用的带仿射变换模型的像方补偿RFM为：
Figure BDA0003200202830000061
式中，ei和fi(i＝0，1，2)为仿射变换参数。将仿射变换参数(ei，fi)和目标点的物方坐标(X，Y，Z)作为未知数，这里的仿射变换参数即为轨道影像的仿射变换参数。由上式可得到基于RFM的轨道影像区域网平差误差方程为
Figure BDA0003200202830000062
将上述公式写成矩阵形式V＝At+Bx－l
式中，V为像点坐标观测值残差向量；t＝[Δa0Δa1Δa2Δb0Δb1Δb2]T为仿射变换参数增量向量；x＝[ΔXΔYΔZ]T为目标点的物方空间坐标增量向量；A、B为系数矩阵，即对未知数的偏导数矩阵；l＝[x－x0y－y0]T为常数项，这里(x，y)为像点坐标观测值；(x0，y0)为利用未知数近似值代入式(2)计算的像点的像平面坐标值。
由矩阵形式根据最小二乘平差原理建立法方程
Figure BDA0003200202830000071
将控制点的像方和物方坐标视为真值，经区域网平差可整体求解影像定向参数即RFM的仿射变换系数以及目标点的物方空间坐标。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于轨道约束的卫星影像立体区域网平差方法，其特征在于，包括：
通过同轨道内相邻影像重叠区域的偏移量计算原始单景影像的像点在轨道影像坐标系下的坐标；
对同轨拼接条件进行检查，满足拼接条件后进行拼接；
对拼接后的轨道影像在物方生成虚拟控制网格，通过网格点计算轨道影像的RFM；
将控制点的像方和物方坐标视为真值，经区域网平差求解RFM的仿射变换系数以及目标点的物方空间坐标。
2.根据权利要求1所述的基于轨道约束的卫星影像立体区域网平差方法，其特征在于，若通过网格点计算轨道影像的RFM得到的RFM拟合精度较差，则建立虚拟控制格网点并予以格网补偿。
3.根据权利要求1所述的基于轨道约束的卫星影像立体区域网平差方法，其特征在于，所述RFM的一般形式为：
Figure FDA0003200202820000011
式中，x、y为像点坐标；X、Y、Z为地面点坐标；多项式Pi(i＝1，2，3，4)中每一项的各个坐标分量的幂次及其幂之和最大不超过3。则各多项式的形式为：
Pi＝ai0+ai1Z+ai2Y+ai3X+ai4ZY+ai5ZX+ai6YX+ai7Z2+ai8Y2+ai9X2+ai10ZYX+ai11Z2Y+ai12Z2X+ai13Y2Z+ai14Y2X+ai15ZX2+ai16YX2+ai17Z3+ai18Y3+ai19X3
式中，aij(i＝1，2，3，4；j＝0，1，...，19)为有理函数的多项式系数。
4.根据权利要求3所述的基于轨道约束的卫星影像立体区域网平差方法，其特征在于，采用预设像方补偿方案以消除RPC参数包含误差时对影像几何定位结果的影响，所述预设像方补偿方案为采用带仿射变换模型的像方补偿RFM，所述带仿射变换模型的像方补偿RFM为：
Figure FDA0003200202820000021
式中，ei和fi(i＝0，1，2)为仿射变换参数。将仿射变换参数(ei，fi)和目标点的物方坐标(X，Y，Z)作为未知数，这里的仿射变换参数即为轨道影像的仿射变换参数，由上述公式即可得到基于RFM的轨道影像区域网平差误差方程为：
Figure FDA0003200202820000022
CN202110901838.8A 2021-08-06 2021-08-06 一种基于轨道约束的卫星影像立体区域网平差方法 Pending CN113624207A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110901838.8A CN113624207A (zh) 2021-08-06 2021-08-06 一种基于轨道约束的卫星影像立体区域网平差方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110901838.8A CN113624207A (zh) 2021-08-06 2021-08-06 一种基于轨道约束的卫星影像立体区域网平差方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113624207A true CN113624207A (zh) 2021-11-09

Family

ID=78383176

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110901838.8A Pending CN113624207A (zh) 2021-08-06 2021-08-06 一种基于轨道约束的卫星影像立体区域网平差方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113624207A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114184173A (zh) * 2021-12-13 2022-03-15 自然资源部国土卫星遥感应用中心 一种遥感卫星立体影像测图能力综合评估方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105698766A (zh) * 2016-03-03 2016-06-22 中国测绘科学研究院 考虑定向参数精度信息的卫星影像rfm模型区域网平差方法
CN106780321A (zh) * 2016-11-21 2017-05-31 中国测绘科学研究院 一种cbers‑02卫星hr传感器影像整体严密定向与纠正拼接方法
CN107063296A (zh) * 2016-11-17 2017-08-18 许昌学院 一种卫星遥感传感器在轨辐射定标方法
CN109903352A (zh) * 2018-12-24 2019-06-18 中国科学院遥感与数字地球研究所 一种卫星遥感影像大区域无缝正射影像制作方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105698766A (zh) * 2016-03-03 2016-06-22 中国测绘科学研究院 考虑定向参数精度信息的卫星影像rfm模型区域网平差方法
CN107063296A (zh) * 2016-11-17 2017-08-18 许昌学院 一种卫星遥感传感器在轨辐射定标方法
CN106780321A (zh) * 2016-11-21 2017-05-31 中国测绘科学研究院 一种cbers‑02卫星hr传感器影像整体严密定向与纠正拼接方法
CN109903352A (zh) * 2018-12-24 2019-06-18 中国科学院遥感与数字地球研究所 一种卫星遥感影像大区域无缝正射影像制作方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张过: "轨道约束的资源三号标准景影像区域平差", 《测绘学报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114184173A (zh) * 2021-12-13 2022-03-15 自然资源部国土卫星遥感应用中心 一种遥感卫星立体影像测图能力综合评估方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101965965B1 (ko) 위성영상과 제공 rpc로부터 제작된 수치표고모델의 자동 오차보정 방법
CN109709551B (zh) 一种星载合成孔径雷达影像的区域网平面平差方法
CN109919835B (zh) 基于多源卫星遥感影像联合平差的境外电力选线方法
CN111508029A (zh) 星载分片线阵ccd光学相机整体几何定标方法及系统
TW202214487A (zh) 協同3d測繪及表面套合技術
CN111508028A (zh) 光学立体测绘卫星相机的自主在轨几何定标方法及系统
CN105761248A (zh) 超大规模无控制区域网稳健平差方法及系统
CN114998399B (zh) 一种异源光学遥感卫星影像立体像对预处理方法
CN108226982B (zh) 单线阵卫星激光联合高精度定位处理方法
CN113899387A (zh) 一种基于验后补偿的光学卫星遥感影像区域网平差方法及系统
CN111003214B (zh) 基于云控制的国产陆地观测卫星姿轨精化方法
CN104102844B (zh) 基于11范数约束的有理函数模型参数求解和全参数优化方法
CN112070891B (zh) 数字地面模型作为三维控制的影像区域网平差方法及系统
CN113624207A (zh) 一种基于轨道约束的卫星影像立体区域网平差方法
CN105547254A (zh) 基于法方程快速构建的超大规模区域网平差方法及系统
CN113532377B (zh) 一种利用高分七号激光测高数据辅助区域网平差的方法
CN105571598B (zh) 一种卫星激光高度计足印相机姿态的测定方法
JP5349273B2 (ja) Ｒｐｃ計算装置
KR101346206B1 (ko) 정사영상의 정밀 처리를 위한 gps 기반 항공측량시스템
Lindenthal et al. Airborne LIDAR: A fully-automated self-calibration procedure
CN108413989B (zh) 一种基于影像重投影的畸变改正方法
CN116205986A (zh) 车载环视相机外参的标定方法、装置、计算机设备及介质
CN114383574A (zh) 一种无人机双目快速三维量测方法
CN112132029B (zh) 一种面向地震应急响应的无人机遥感影像快速定位方法
JP4523422B2 (ja) 衛星画像の位置補正装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20211109