[发明专利]CCD立体相机三线阵影像数据平差处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理方法及应用领域，特别是涉及一种适用于月球CCD立体相机三线阵影像数据的平差处理方法。

背景技术

CCD立体相机是一台只有一组光学镜头、探测器大小为1024×1024的面阵相机，在面阵上读取沿垂直于飞行方向上的第11行、第512行和第1013行，分别作为前视、正视和后视三个不同视角的影像阵列，每行线阵的像元数为512列，前视、正视和后视相邻线阵之间视角差均为16.7°，成像谱段为0.5μm～0.75μm的可见光波段。根据卫星预定的在轨飞行参数，相机的扫描速度设为11.89帧/秒，以保证卫星在200km高的轨道上三条线阵同时向前、向下和向后三个方向以推扫方式获取的三幅二维影像条带都能对卫星飞过的月面进行100％成像。三条影像条带几乎是同时获取的，幅宽为60km，在卫星飞行方向具有100％的重叠，在赤道附近相邻轨道影像条带的重叠度约为41％，高纬度地区重叠度更大，为月表三维地形几何重建提供了足够的影像信息。图2给出CCD立体相机图像数据获取的过程。

CCD立体相机三线阵影像数据平差处理的主要目的是实现卫星在不同时间、不同位置等获取的影像数据在全月范围内的无缝镶嵌和绝对定向，根据卫星摄影测量原理，平差处理的首要任务是解算三线阵影像数据每条线阵的外方位元素(即获取该线阵影像时刻卫星的空间位置和姿态信息)。由于CCD立体相机在同一个扫描周期内只有前视、正视和后视三条影像，受外方位元素变化、地形起伏等的影响，用于计算该条线阵外方位元素的同名像点(至少需要6个)，不可能都落在此三条影像上，因此无法从几何上解算该扫描周期的外方位元素，需要用一些简化的算法近似处理。对于卫星摄影而言，平台较平稳，外方位元素变化不大，Hofmann、王任享等人提出采用适当大间距的时刻，即定向时刻或EFP时刻，将航线模型离散化，近似的表达航线模型和外方位元素。

上世纪80年代，德国学者Hofmann等人首次在MOMS项目中创立了处理三线阵CCD影像的光束法平差方法，即“定向影像法”。该方法将仅仅依靠三线阵影像本身无法解算CCD影像每一个采样周期(时刻)的外方位元素问题化解为只解算“定向影像”时刻的外方位元素，而任意CCD影像采样时刻的外方位元素则从其相邻的定向影像值中内插得到。因此平差计算只需要解算这些定向影像的外方位元素，从而减少了外方位元素的数量和计算量。

等效像片法是王任享等人提出的一种处理方法，该算法把一定时间间隔的一组线阵影像进行变换，生成一个面中心投影的等效影像，然后用面中心投影的算法来处理。这一方法也减少了外方位元素的数量和计算量。

虽然，定向片法和等效像片法等处理方法明显减少了平差处理中的外方位元素的数量，但是用于解算外方位元素的加密点(同名像点)坐标也是平差处理中待解算的未知数，数量巨大，增加了平差处理的工作量和难度。

发明内容

本发明的目的在于，通过借鉴定向片法和EFP(等效像片)法等对整条航线影像数据近似处理的方法，采用独立模型法区域网空中三角测量的理论与方法，提出了一种针对CCD立体相机月球三线阵影像数据进行平差处理的方法，克服了无法从几何上解算CCD立体相机三线阵影像每一条扫描线外方位元素的难题。

本发明的CCD立体相机三线阵影像数据平差处理方法包括步骤：步骤1，获取月面图像数据以及对应的星历数据和姿态数据；步骤2，利用图像自动匹配技术提取同一轨不同视角的图像数据以及相邻轨道图像数据的同名像点；步骤3，利用上述数据以及同名像点，采用独立模型法区域网平差进行测区平差处理；步骤4，在测区平差的基础上进行全月球平差处理。

优选地，将全月球表面分为多个制图区，每个制图区再划分为多个测区，每个测区有若干航带影像。

优选地，所述不同视角包括前视、正视和后视。

优选地，匹配算法采用尺度不变特征变换SIFT特征匹配和最小二乘匹配相结合的方式。

优选地，采用SIFT特征匹配算法提供特征的初始位置，再采用最小二乘匹配实现图像精匹配。

优选地，所述独立模型通过以下方式构建：在测区范围内得到正视影像上的定向片序列，前视与正视、正视与后视、前视与后视上的同名定向片组成定向片对，每个定向片对经过相对定向处理构建独立模型，该独立模型是独立模型法区域网平差的最小单元。